SISTEMI ELETTRONICI PER L’ENERGIA
COORDINATORE: Prof. Roberto Saletti – Professore Ordinario presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
Settore scientifico disciplinare: Elettronica ING-INF/01
Progettazione e sviluppo di Sistemi elettronici integrati
All’interno del progetto Ciress un ruolo determinante viene svolto dal dipartimento che si occupa della progettazione e del funzionamento dei sistemi elettronici integrati, finalizzati alle applicazioni di ottimizzazione energetica. I nostri ingegneri si occupano dello sviluppo di piattaforme elettroniche per il controllo degli impianti, per quello dei processi e per quello degli oggetti.
Nell’ambito del Ciress, da più di una decina d’anni, il lavoro di ricerca viene diretto verso la realizzazione di sistemi embedded innovativi per l’energia e la mobilità sostenibile, grazie all’operato di SEMES, il nostro laboratorio. Si tratta di sviluppare elettronica per i sistemi energetici sia in senso stretto, sia per quanto concerne la sfida della mobilità sostenibile.
I principali filoni di ricerca
Ci occupiamo, ancor più nello specifico, del controllo elettronico dei sistemi di accumulo di energia, con una particolare attenzione alle batterie agli ioni di litio, che sono state la rivoluzione dell’elettronica portatile. Le maggiori difficoltà connesse a queste operazioni, come è noto, consistono nel fatto che la batteria deve vivere all’interno di una zona operativa ben controllata. Per questo sviluppiamo i BMS: Battery management systems, capaci di controllare al meglio queste batterie.
La nostra attività trova un’applicazione di natura pratica in relazione agli edifici – pubblici o privati – e ai sistemi di accumulo domestico. Ci occupiamo, in sostanza, di progettare quei polmoni energetici capaci di immagazzinare il contributo che proviene dall’eolico e dal sole. Metaforicamente, potremmo descriverla come una grande fisarmonica che si espande quando la produzione eccede la richiesta e si comprime, viceversa.
Nel caso dell’edilizia residenziale le batterie al litio restano uno dei principali oggetti di accumulo energetico: è per questo che studiamo e progettiamo sistemi di gestione dell’accumulo. Anche nel caso dell’edilizia non residenziale sappiamo che ci saranno sempre flussi di potenza che entrano e che escono e che, di conseguenza, c’è bisogno di centraline di controllo dell’intero sistema per sviluppare le migliori politiche di ottimizzazione dei flussi energetici. In sostanza, quindi, decliniamo le politiche energetiche sulle diverse piattaforme elettroniche da noi concepite.
Il nostro contributo è dunque orientato allo sviluppo di un’intelligenza pervasiva all’intero sistema da controllare e gestire: la consulenza fornita concerne le piattaforme elettroniche e i software che le animano.
I nostri strumenti
Per svolgere la nostra attività ci avvaliamo di tutti gli strumenti di sviluppo pensati per i sistemi elettronici embedded, di microprocessori, dispositivi FPGA (Field Programmable Gate Array) e di tutte quelle componenti, dai sensori agli attuatori, che ci consentono di sviluppare un’applicazione elettronica in forma integrata.
Abbiamo inoltre strumenti di caratterizzazione delle batterie: camera termica, strumenti source meter, strumenti di acquisizione dati multicanale ed emulatori di celle.
In questo modo possiamo andare ad estrarre una modellistica delle singole “celle” su cui lavoriamo, per poi sviluppare le conseguenti piattaforme elettroniche. Il collaudo degli oggetti che sviluppiamo viene spesso realizzato anche con strumenti e tecniche di hardware in the loop.
Il nostro staff
Lo staff è composto da un professore ordinario, due professori associati, un ricercatore e una decina di soggetti tra dottorandi, assegnisti e tesisti. Abbiamo quindi a disposizione una significativa massa critica di persone e siamo fortemente complementari con gli altri reparti di Ciress: le competenze si incastrano e si completano a vicenda.
Collaborazioni in corso con le Istituzioni
Grazie alla solida esperienza maturata in questo settore, siamo coinvolti in progetti di ricerca istituzionale. Tra questi spiccano i progetti di ricerca finanziati dalla Regione Toscana e alcuni progetti europei inseriti nell’azione “Horizon 2020”.
Sviluppiamo inoltre importanti collaborazioni di ricerca con gruppi industriali: da ultima, quella con Fiamm, una delle più importanti aziende nazionali produttrice di batterie che sta iniziando a sviluppare prodotti basati su celle al litio.
