Laboratorio di Dispositivi e Sistemi per l'Energia e l'Efficienza Energetica

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Informazioni generali

  • Anno di corso: 2
  • Semestre: 2
  • CFU: 12

Docente responsabile

Francesca BRUNETTI

Andrea REALE

Obiettivi

Il corso si propone studiare i dispositivi ed i sistemi per l'energia e l'efficienza energetica. Nella prima parte del corso si prevede un'introduzione ai dispositivi per l'energia e nella seconda parte per l'efficienza energetica, andando a valutarne sia le metodologie di realizzazione che la loro caratterizzazione. Verranno presentate i diversi approcci per la realizzazione di sistemi energeticamente efficienti, con una introduzione al concetto di smart grid ed alle soluzioni di tipo "smart lighting".

Programma

Dispositivi e Sistemi per l'Energia

Richiami interazione luce-semiconduttore: processi di assorbimento
 

Fotovoltaico (prof. Brunetti, 2 settimane):

  • introduzione ai sistemi fotovoltaici
  • realizzazione di dispositivi di nuova generazione
  • tecniche di misura
  • stabilità e certificazione
  • strategie di frontiera

Termoelettrici (Prof. Reale, 1 settimana)

  • Introduzione
  • Parametri caratteristici
  • Caratterizzazione in laboratorio

Cenni su Eolico, Idroelettrico, Biomasse (Prof. Brunetti, 1 settimana)

  • Introduzione
  • Sistemi mini-eolici, Mini-idroelettrico
  • Generalità sulle biomasse

Accumulo (Prof. Brunetti, 1 settimana)

  • L'accumulo di energia: le batterie
  • Parametri funzionali
  • Metodologie di realizzazione e caratterizzazione 

Efficienza Energetica

Introduzione all'efficienza energetica

Efficienza energetica per illuminazione (Prof. Brunetti, 2 settimane)

  • Richiami interazione luce-semiconduttore: processi di ricombinazione
  • LED: Sorgenti ottiche ad alta efficienza energetica
  • - Materiali e soluzioni tecnologiche, efficienza quantica, caratteristiche spettrali
  • - Caratterizzazione di LED come sorgenti ottiche: la misura di spettro di emissione con uscita analizzatore di spettro ottico e le caratteristiche P-I
  • - Misure di colorimetria
  • Progettazione di sistema integrato di illuminazione (sorgenti, generatori accumulo)

Efficienza energetica nei dispositivi: il thermal management (Prof. Reale, 1 settimana)

  • Materiali
  • Packaging
  • Caratterizzazione della dissipazione termica
  • Affidabilità nei dispositivi

Efficienza energetica per le comunicazioni (Prof. Reale, 2 settimane)

  • Introduzione
  • Dispositivi ad alta efficienza per le comunicazioni
  • Esempi di sistemi di comunicazione ad alta efficienza (PON, FreeSpace Optics, etc)

Smart grid (Prof. Brunetti, 1 settimane)

  • Introduzione
  • Cenni sulla gestione delle reti per l'energia

Efficienza enegetica nei processi tecnologici (Prof. Reale, 1 settimana)

  • Introduzione
  • Principi di funzionamento dei vari tipi di laser applicati all'industria
  • Laser processing per materiali e dispositivi

Progettazione di sistemi integrati hardware/software per la misura
LABVIEW ACADEMY (32 ore CLAD 1&2)
(Prof, Reale, 2 settimane CLAD 1)
( Dr. Cinà, Dr. Ulisse, 2 settimane CLAD 2)

Esercitazioni

  1. Fabbricazione e caratterizzazione di celle solari
    celle solari polimeriche
    misure elettriche
    IPCE: misura dell'efficienza quantica esterna
    spettrofotometro: assorbanza
  2. Materiali e dispositivi termoelettrici
    Celle Peltier ed effetto Seebeck
  3. Batterie
    monitoraggio e diagnosi
  4. LED
    spettri di emissione
    caratteristiche I-V e P-V
    colorimetria
  5. Analisi della dissipazione termica in dispositivi di potenza
    correlazione temperatura - spettro di assorbimento
    Misura del coeff. di assorbimento mediante Fotoconduttanza
    Applicazione all'analisi termica dei dispositivi
  6. Dispositivi ottici per sistemi di tlc ad alta efficienza
    rigenerazione ottica: amplificatori ottici SOA ed EDFA
    risagomatura: Modulatori
    Mode locking
    Effetti non lineari ed applicazioni: sistemi 3R (Rigenerazione, Reshaping, Retiming)
  7. Laser processing e celle solari
    Processi di lavorazione laser per celle solari
  8. Automazione delle misure: LABVIEW
    Ambiente Labview
    Applicazione: sviluppo di interfaccia di strumento virtuale
    CLAD 1
    CLAD 2

Eventuali propedeuticità

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Testi di riferimento

  • Ebeling, “Integrated Optoelectronics”, Sprinter Verlag, Berlino
  • Reale, Di Carlo, Lugli “Appunti di Optoelettronica, vol.1, Fibre Ottiche e Componenti a Semiconduttore”, Aracne Editrice, Roma
  • Di Carlo, Lugli “Appunti di Optoelettronica, vol.2, “I Materiali Semiconduttori”, Aracne Editrice, Roma
  • Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Edited by Antonio Luque and Steven Hegedus, WILEY

Modalità d'esame

 

Ultimo aggiornamento Mercoledì 13 Febbraio 2019 20:22

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