SEZIONE TEMATICA CIRPS: SET MG
SET-MG “SUSTAINABLE ENERGY TECHNOLOGIES FOR MINI GRIDS”

Composizione unità

Coordinatore: Andrea Micangeli, Ph.D. , “Renewable Energy Systems”, Adj. Associate Professor S.U.N.Y. (State University of New York), DIMA-Sapienza University of Rome

  email: andrea.micangeli@uniroma1.it
t. +39.388153787, +39 0644585258 (Italia); +1(559)6633055 (USA)
Sede: Via. Eudossiana 18, 00184 Roma, DIMA stanza 15

Dottorandi, assegnisti e borsisti: Riccardo Del Citto, Valeria Gambino, Paolo Cherubini, Carlo Tacconelli, Serge Noubondieu, Marco Ricci, Andrea Petrelli, Nicola Stenico, Wimer Alexander, Erik Brenes, Caterina Celia, Daniele Viganò.

NEWS: Absolute Energy with support of EnDev successfully installed a solar hybrid mini-grid

Principali unità e programmi di Ricerca della Sezione

La sezione raggruppa otto differenti Unità:

  1. MG-O&M Mini Grid Optimization with new Models and Electrification Master Plan (REM) in Uganda Rwanda, Honduras, USA, Spagna, responsabile R. Del Citto
  2. MG-EA Mini Grid Business model on Based Community Plants, Survey and data collection, Technical Catalogue, in East Africa, responsabile V. Gambino
  3. ITREE-US i-Tree Energy model improvement by Field Studies USA – NY State Univ. Molise CNR responsabile A. Micangeli e P. Cherubini
  4. MGOS-WA West Africa, OSEC ENEA, on Productive Electricity Uses Italia – Camerun responsabile S. Noubondieu
  5. MG-HN Micro Grid Optimizaion based on field data. CentroAmerica Honduras responsabile W. Enriquez
  6. MG-CR Modelli e Componenti di Micro Grid Eelettriche e Termiche CentroAmerica Costa Rica responsabili M. Ricci, E. Brenes
  7. MFC-RM MFC posible uses in Developing Countries Francia Italia responsabile A. Pietrelli
  8. MG-IT Sviluppo Sostenibile Post Terremoto (Amatrice, Parchi Nazionali) nel Centro Italia responsabile A.Micangeli

Principali collaborazioni scientifiche internazionali

I gruppi di ricerca coinvolti hanno diverse collaborazioni internazionali con università e centri di ricerche. 

Nel settore della Data Collection e Sviluppo di Modelli Analitici di Smart Grid Multi Sources: Promozione delle attività di Sapienza in collaborazione con altre Università:

  1. Università Sapienza, Latina
  2. Università di Pisa
  3. IREC -Barcelona
  4. MIT – Boston
  5. Comillas – Madrid
  6. Hawaii Pacific Univesity
  7. Colorado State University
  8. State Uni. of New York
  9. Columbia New York
  10. Universidad de Costa Rica
  11. Universidad de Honduras
  12. Universitè de Camerun
  13. Strahmore Univ. (Kenya)
  14. Nairobi University
  15. Berkley Uni. of California

Obiettivi- Settori di interesse

Micro Grid: progettazione, sviluppo e test di, ottimizzazione energetica d’impianti ad energia rinnovabile in contesto autonomo e connesso in rete. Operazioni realizzabili:

  • Analisi dei consumi e delle prestazioni del veicolo relativamente ai cicli di marcia imposti;
  • Progettazione e dimensionamento del sistema complessivo attraverso un’accurata simulazione;

Attività di divulgazione delle attività a livello locale in East Africa, Centro e Nord America, Europa.

Attività scientifica di divulgazione dei risultati ottenuti tramite riviste scientifiche internazionali peer-reviewed e partecipazioni a conferenze scientifiche nazionali ed internazionali. Nella sezione Articoli Recenti si troverà ampio materiale riguardante la necessita strutturale e mondiale di evolvere il sistema di generazione – distribuzione – consumo di energia da strutture centralizzate a Mini-Grid.

È quindi necessario un approccio multidisciplinare nuovo per impostare l’ottimale dimensionamento e funzionamento della Mini-Grid, sulla base della domanda energetica e delle esigenze sociali, che non sono solo specifico per il sito, ma dovrebbe anche aumentare e cambiare come conseguenza dell’elettrificazione. In particolare, la stima dell’evoluzione a lungo termine del carico è essenziale per coprire i rischi aziendali, fattore che attualmente scoraggia gli investimenti pubblici e privati.

Unire la competenza complementare del MIT nelle attività di pianificazione e della Sapienza e l’Università di Pisa nell’operazione ottimale delle attività energetiche migliora significativamente il presente set di metodologie per l’elettrificazione rurale.

Il Centro Tata di MIT ha un’esperienza riconosciuta nel definire le strategie di elettrificazione per le aree con scarso accesso all’energia; un noto risultato di questa attività è il modello di elettrificazione di riferimento (REM), a strumento di pianificazione capace di determinare i progetti a basso costo per i nuovi sistemi energetici. La scelta della modalità di elettrificazione (grid collegate, mini-grid isolate o cluster di loro) è basata su l’alta risoluzione informazioni sulla regione da elettrificare.

Per citare solo alcune criticità affrontate: il rischio di cambio, la possibilità della rete in arrivo in zona, il rischio di regolamentazione, la perdita di entrate dovuta all’economia, downturns, funzionamento e manutenzione inefficaci. Rappresentando alcuni di questi rischi nel processo decisionale, i modelli sviluppati per valutare la dimensione ottimale e le strategie operative delle mini-grid richiedono una combinazione di tecniche di ottimizzazione e metodi probabilistici. Questi ultimi sono necessari per far fronte alle incertezze legate non solo alla disponibilità di RES, ma soprattutto al modello di carico giornaliero e all’evoluzione a lungo termine della domanda di energia. Sulla base dell’esperienza del passato, progetti di elettrificazione del MIT della Università di Roma, molti dati e sono disponibili misure provenienti da alcune decine di mini-grid già esistenti in Africa e India; questo ampio e materiale prezioso, che risale a diversi anni per alcuni siti, sarà profondamente selezionato, analizzato e analizzato correlati all’evoluzione degli usi energetici delle industrie, regioni e comunità locali.

Conferenze e Seminari in programma:

  • Giornata di Studio su Micro Smart Grid,
  • IV Internazionale Engineering for Developing Communities
  • Field Study Abroad – Seminars 2017-2018

Didattica in sedi Nazionali ed Internazionali

Il gruppo è presente in 10 Master/Lauree magistrali nazionali ed internazionali con lezioni all’estero su sistemi energetici e soluzioni di rete off grid:

  1. Italia:
    1. Corso di Laurea Ingegneria Energetica (Sapienza)
    2. Master EFER (Sapienza), Del Citto
  2. UK:
    1. CSD, Center for Sustainable Development, Cambridge, UK
    2. OUCE, Oxford University Centre for the Environment, Oxford, UK
  3. USA:
    1. EDC, Columbia NY,
    2. GLSD, Hawaii Pacific University,
    3. ERE, State University of New York,
    4. URAE, European University Institute (Firenze) – MIT (Boston)

Valorizzazione della ricerca con “public engagement” e “progetti sperimentali”

La Terza Missione – ANVUR si attua attraverso Studio e/o Realizzazione di progetti Micro Grid, il gruppo lavora in coordinamento Renewable Energy Solutions for Africa, associazione che vede ENEL, con 16 imprese e 4 Università rappresentare l’innovazione, internazionalizzazione e presenza de Sistema Italia, negli USA, America Latina e Africa.:

  • Revamping 20 Diesel minigrid con PV in East Africa
  • 6 Micro Hydro Plant in Central America
  • Collaborazione con RES4Africa (Politecnici e Imprese in Europa)
  • Progetto di formazione continua Micro Grid Academy in Kenya

La collaborazione per lo sviluppo di progetti innovativi e sudi “on Field” con le Università Europee e Statunitensi è rafforzata sul campo dalla collaborazione con le maggiori ONG Italiane, attraverso i seguenti responsabili della collaborazione:

  • CEFA, Stenico, Del Citto
  • AVSI, Gambino
  • RETE, Cherubini
  • ARCS, Noubondieu
  • RESEDA, Tacconellli
  • Tecnologie Solidali, Gambino

Questi progetti alimentano un dialogo continuo e produttivo con istituzioni chiave come Direzione UE Dev-Co, Nazioni Unite, Governi.

I referenti internazionali e la Ricerca così programmata permette di proseguire il percorso scientifico di dottorandi e tesisti elaborando studi e pubblicazioni specifiche su Minigrid, coordinamento delle tesi, studi tecnici su comunità come:

  • Baringo, Frullani
  • Habaswein, Del Citto
  • Vic Lake, Taconelli
  • Merhu, Gambino
  • Coopesantos, Ricci
  • Upala, Zano
  • San Ramon, Ricci
  • Iriona, Tacconelli
  • Choluteca, Wilmer
  • Amatrice, Tacconelli

Elenco Pubblicazioni Recenti

International double blinded peer-reviewed articles:

  1. Fioriti D., Giglioli R., Poli D., Lutzemberger G., Micangeli A., Del Citto R., Perez-Arriaga I., Duenas-Martinez P.Stochastic sizing of isolated rural mini-grids, including the effects of fuel procurement and operational strategies, submitted Electric Power System Research, 2017
  2. Micangeli A., Checchi F., Del CittoR., Noubondieu S., Naso V., Cestari G., Rural Electrification in Central America and East Africa, two case studies of sustainable microgrids, submitted to IJSD 20171002, 2017
  3. Micangeli, A.; Del Citto, R.; Kiva, I.N.; Santori, S.G.; Gambino, V.; Kiplagat, J.; Viganò, D., Energy Production Analysis and Optimization of Mini-Grid in Remote Areas: The Case Study of Habaswein, Kenya. 2017100039 (doi: 10.20944/preprints201710.0039.v1), Preprints 2017
  4. Allegrini E., Micangeli A., Michelangeli E., Ricci M., Heat Transfer Simulation of Evacuated Tube Collectors (ETC): An Application to a Prototype, Contemporary Engineering Sciences, Vol. 9, 2016, no. 23, 1125 – 1136
  5. Ricci M., Bocci E., Michelangeli E., Micangeli A., Villarini M., Naso V., Experimental Tests of Solar Collectors Prototypes Systems, Energy Procedia 82, 744-751, 2015
  6. Pietrelli A., Ferrara V., Micangeli A., Uribe L., Efficient energy harvesting for Microbial Fuel Cell dedicated to Wireless Sensor Network, AISEM Annual Conference, XVIII, 1-4, 2015
  7. Villarini M., Bocci E., Moneti M., Di Carlo A., Micangeli A., State of art of small scale solar powered ORC systems: A review of the different typologies and technology perspectives, Energy Procedia 45, 257-267, 2014
  8. Micangeli A., Naso V., Michelangeli E., Matrisciano A., Farioli F., Belfiore N.P., Attitudes toward sustainability and green economy issues related to some students learning their characteristics: A preliminary study, Sustainability 6 (6), 3484-3503, 2014
  9. Micangeli A., Naso V., Michelangeli E., Matrisciano A., Farioli F., Belfiore N.P.,Attitudes toward Sustainability and Green Economy Issues Related to Some Students Learning Their Characteristics: A Preliminary Study, Sustainability 6 (6), 3484-3503, 2014
  10. Gambino V., Micangeli A., Naso V., Michelangeli E:, Di Mario L., A Sustainable and Resilient Housing Model for Indigenous Populations of the Mosquitia Region (Honduras), Sustainability 6 (8), 4931-4948, 2014
  11. Micangeli A.,Michelangeli E., Ricci M., Sciubba E., Exergy-Based Analysis of an Isolated Honduras Community,ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, 2014
  12. Moneti M., Bocci E., Villarini M., Di Carlo A., Micangeli A., Carlini M., State of Art of small scale solar powered ORC systems, paper e fee 15/07ATI, 2014
  13. Pietrelli, A.; Micangeli, A.; Ferrara, V.; Raffi, A. Wireless Sensor Network Powered by a Terrestrial Microbial Fuel Cell as a Sustainable Land Monitoring Energy System. Sustainability , 6, 7263-7275, 2014
  14. Sisinni M., Di Carlo A., Bocci E., Micangeli A., Foscolo U., CO2 capture with Ni Dolomite to foster H2 production, IJHE, 2014
  15. Vecchione L., Moneti M., Cocchi S., Villarini M., Sisinni M., Micangeli A., Parametric experimental tests of steam gasification of pine wood in a fluidized bed reactor, Journal of Agricultural Engineering 44 (s2), e116, 2013
  16. Micangeli A, Naso V, Michelangeli E, “Solar Thermal in Emergencies, Aquila Post Hearthquake”, Sustainability 5(8), 3513-3525; doi:10.3390/su5083513, 2013
  17. MicangeliA., MichelangeliE., NasoV., The Potential in Water Supply and Sanitation Services of On Site Production of Sodium Hypochlorite (OSEC) by PV solar source. JSDEWES-S13-0034, 2013
  18. Micangeli A., Dell’Era et Al., Energy optimization and layout of a membrane-free OSEC system for the hypochlorite self-production in Developing Countries, Energies, 2013
  19. Sisinni M., Andrea Di CarloA., Bocci E., Micangeli A., NasoV., Hydrogen-rich gas production by sorption enhanced steam reforming of woodgas containing tar over Ni/Al2O3 catalyst and caldined dolomite as CO2 sorbent, ID: energies-35537, 2013
  20. Naso V., Farioli F., Garofalo M., Micangeli A., Theoretical framework to assess the impact of renewable energy systems on local sustainability, , ISBN 978-88-8326-029-2, Roma, 2013
  21. Micangeli A., Grego S., Esposto S., Sustainable Rehabilitation of Water Infrastructures in Southern Iraq after the Second Gulf War, In Handbook of Sustainable Engineering, Kauffman J., Lee K. M., eds., doi: 10.1007/978-1-4020-8939-8_86, Springer Science+Business Media Dordrecht; Berlin, Germany, 2013, 211-245, Published: 2013