Ingegneria elettrica — Guida allo studio
Ingegneria elettrica — Un percorso strutturato in robotica, controllo, agricoltura in ambiente controllato, energia ed elettronica di potenza.
Un percorso strutturato in robotica, controllo, agricoltura in ambiente controllato, energia ed elettronica di potenza.
- Guida allo studio · 2 min di lettura
Dalla generazione alla presa di corrente: una guida pratica di ingegneria energetica.
Collegare generazione, reti, conversione e stoccaggio tramite potenza, energia, transmission losses and balancing.
- Fundamentals · 11 min di lettura
Nozioni di base sui sistemi energetici: leggere la generazione, la trasmissione e l'accumulo come un unico sistema.
Se si confrontano solo i metodi di generazione, l'energia idroelettrica, termica, nucleare, solare ed eolica non sembrano affatto simili. Questo articolo analizza frequenza, bilanciamento tra domanda e offerta, sottostazioni, perdite di trasmissione, batterie e relè di protezione come un unico sistema energetico, esaminando le equazioni che determinano la produzione e la stabilità, le apparecchiature attualmente in servizio e le direzioni future della ricerca sulle energie rinnovabili.
- Fundamentals · 11 min di lettura
Nozioni di base sull'energia termica: trasformare il calore del combustibile in elettricità tramite cicli a vapore, a gas e combinati.
L'energia termica non si limita alla semplice combustione di combustibile. Questo articolo analizza la caldaia, la turbina a vapore, la turbina a gas, il recupero di calore, il generatore e il trattamento dei fumi come un unico sistema termodinamico e di gestione della rete, organizzando efficienza, emissioni, tempi di avviamento, co-combustione di idrogeno/ammoniaca e cattura e stoccaggio del carbonio (CCS) attraverso equazioni e diagrammi.
- Fundamentals · 23 min di lettura
Nozioni di base sull'energia idroelettrica: trasformare il dislivello e la portata in energia regolabile e capacità di accumulo.
L'energia idroelettrica converte una goccia e un flusso d'acqua in elettricità tramite una turbina e un generatore. Questo articolo analizza l'equazione di produzione, la selezione della turbina, le dighe, gli impianti a flusso continuo e gli impianti di pompaggio, i regolatori e la regolazione della rete, il passaggio dei pesci e l'impatto ambientale, i gemelli digitali e gli impianti di pompaggio a velocità variabile, coprendo sia le apparecchiature che le operazioni.
- Fundamentals · 9 min di lettura
Nozioni di base sull'energia nucleare: dal calore di fissione al vapore, dai sistemi di sicurezza al funzionamento della rete.
L'energia nucleare è un gigantesco motore termico che trasferisce il calore derivante dalla fissione a una turbina a vapore. Questo documento illustra la reazione a catena, i sistemi primario e secondario di un reattore ad acqua leggera, la reattività e il raffreddamento, i sistemi di sicurezza, il ciclo del combustibile, i reattori modulari di piccole dimensioni (SMR) e la ricerca all'avanguardia, con equazioni e diagrammi che trattano di efficienza, rischio e funzionamento della rete elettrica.
- Fundamentals · 7 min di lettura
Nozioni di base sull'energia solare: come trasformare la luce in corrente continua e collegarla alla rete elettrica e alle batterie.
L'energia solare è un sistema che converte la luce in elettricità a corrente continua (CC) nella giunzione pn di una cella fotovoltaica, per poi distribuirla ai carichi o alla rete tramite un regolatore di potenza (MPPT), un inverter e un trasformatore. Questo articolo illustra le caratteristiche I-V, gli effetti della temperatura, dell'ombreggiamento e dell'irraggiamento, l'interconnessione alla rete, le batterie, le apparecchiature di corrente e le ricerche all'avanguardia sulle perovskiti, con equazioni e diagrammi.
- Fundamentals · 7 min di lettura
Introduzione all'energia eolica: trasformare la forza del vento in rotazione, elettricità e controllo della rete.
Nell'energia eolica, le pale catturano la quantità di moto del vento, generando una rotazione che viene poi convertita in elettricità da un generatore e un inverter. Questo articolo analizza il limite di Betz, il controllo di beccheggio e imbardata, i sistemi a velocità fissa e variabile, l'eolico offshore, le previsioni, l'interconnessione alla rete, il rumore, gli impatti con gli uccelli e le attuali ricerche sulle turbine galleggianti, con l'ausilio di equazioni e diagrammi.
- Fundamentals · 12 min di lettura
Introduzione all'energia geotermica: trasformare il calore sotterraneo in elettricità con sistemi flash e binari.
L'energia geotermica è una fonte energetica stabile che si trova proprio sotto i piedi del vulcano Giappone, eppure, nonostante il Paese si classifichi al terzo posto nel mondo per potenziale di risorse, la capacità installata ne sfrutta solo una frazione. Questo articolo illustra la differenza tra sistemi flash e binari, i rischi della valutazione delle risorse e delle trivellazioni, la complessa normativa relativa alle sorgenti termali e ai parchi nazionali, e le tecnologie di nuova generazione come i sistemi geotermici avanzati (EGS) e la geotermia supercritica.
- Fundamentals · 11 min di lettura
Nozioni di base su sottostazioni e linee di trasmissione: interpretazione dell'alta tensione, dei relè di protezione e dell'HVDC attraverso il comportamento della rete.
Perché l'elettricità di una centrale elettrica viene elevata a centinaia di kV e poi ridotta gradualmente nelle sottostazioni? Questo articolo illustra schematicamente il ruolo di trasformatori, interruttori, sbarre collettrici, relè di protezione e linee di trasmissione, nonché le equazioni alla base delle perdite, dell'angolo di potenza e del coordinamento dell'isolamento, insieme alle apparecchiature odierne, alle sottostazioni digitali e alla ricerca sull'HVDC, come in un unico sistema.
- Fundamentals · 8 min di lettura
Guida introduttiva alle batterie di potenza: dalla chimica delle celle allo stoccaggio su larga scala e al BMS.
Una batteria non è una "centrale elettrica che immagazzina elettricità", bensì un dispositivo che gestisce la domanda e l'offerta di energia nel tempo. Questo articolo analizza, con calcoli e grafici, la tensione, la capacità e il C-rate delle celle, lo stato di carica/stato di salute (SOC/SOH), la fuga termica, la progettazione di sicurezza, l'accumulo di energia su larga scala e la tecnologia V2G (Vehicle-to-Grid), nonché le ricerche all'avanguardia come le batterie a stato solido.
- Fundamentals · 11 min di lettura
Guida introduttiva all'idroelettrico a pompaggio e allo stoccaggio dell'idrogeno: scegliere tra uno stoccaggio che dura poche ore e uno che dura per tutte le stagioni.
Le batterie agli ioni di litio sono efficaci nel bilanciare domanda e offerta per periodi che vanno da pochi minuti a qualche ora, ma per coprire intervalli di tempo più lunghi è necessaria una tecnologia diversa. Questo articolo analizza l'efficienza di andata e ritorno e il funzionamento a velocità variabile dell'energia idroelettrica a pompaggio, l'elettrolisi, lo stoccaggio e la riconversione dell'idrogeno verde, progetti reali e una tabella comparativa di efficienza per illustrare i principi progettuali alla base di sistemi di stoccaggio di grande capacità e di lunga durata.
- Fundamentals · 12 min di lettura
Introduzione all'inerzia della rete e alla regolazione della frequenza: quando la massa rotante scompare, chi protegge la frequenza?
L'energia cinetica immagazzinata nella massa rotante di un generatore sincrono funge da ammortizzatore, attenuando le improvvise oscillazioni tra domanda e offerta su una scala temporale di secondi. Con l'aumento delle fonti energetiche connesse tramite inverter (solare, eolica, batterie) e la conseguente riduzione di tale capacità di ammortizzazione, come può la rete diventare instabile? Questo articolo analizza l'equazione delle oscillazioni, dalla potenza di regolazione primaria a quella terziaria, l'inerzia sintetica e i blackout reali su larga scala.
- Hands-on · 3 min di lettura
Simulazione della frequenza di rete: squilibrio, inerzia e risposta primaria
Utilizzare un semplice modello a un'area per separare l'inerzia dalla risposta in frequenza primaria. after a supply deficit.
- Fundamentals · 12 min di lettura
Introduzione alle reti intelligenti (Smart Grid): reti di distribuzione che supportano il flusso bidirezionale di energia con un livello informativo.
Con la proliferazione di pannelli solari e batterie nelle case e sulle linee di distribuzione, l'elettricità non fluisce più in un'unica direzione, dalla centrale elettrica al consumatore. Questo articolo illustra schematicamente i contatori intelligenti (AMI), i protocolli di comunicazione, la gestione della domanda e l'automazione della distribuzione con capacità di autoriparazione, collegandoli al funzionamento delle sottostazioni e delle reti di trasmissione.
- Fundamentals · 10 min di lettura
Guida introduttiva alle centrali elettriche virtuali (VPP): raggruppamento di risorse distribuite e loro vendita come centrale elettrica.
Impianti solari sui tetti, batterie domestiche, veicoli elettrici, gestione della domanda industriale: questo articolo illustra come una centrale elettrica virtuale (VPP) raggruppi risorse distribuite e disperse su una piattaforma IT e le offra al mercato come se fossero un'unica centrale, affiancandole al sistema di aggregazione giapponese, al mercato di bilanciamento e ad alcuni casi dimostrativi concreti.