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Parametrization of self-consumption and self-sufficiency in Renewable Energy Communities: a case study application
No full textIn 2018, the European Clean Energy Package introduced the concept of Renewable Energy Communities (RECs) to promote the use of renewable energy sources and local energy consumption. This initiative also supports increased self-sufficiency and mitigates the negative impact of renewable energy on grid management. RECs consist of groups of members who share energy, and various combinations of REC members can be assessed using different KPIs. The SIMUL-REC simulation code has been developed for these purposes, incorporating an innovative parametrization for self-consumption and self-sufficiency within RECs. This approach enables an analysis of the KPIs’ dependence on the production/consumption ratio, as well as the influence of seasonal and daily effects, thereby guiding the identification of the most suitable configurations. A complex case study in Lignano Sabbiadoro (Italy) is analyzed, involving 88 participants and nearly 50 detailed load profiles. The results, in addition to electricity consumption and production, primarily focus on the self-sufficiency rate (40%), the significant contribution of shared energy (57%) compared to direct self-consumption (19%), and their parametrization. New Italian tariff premiums introduced in 2024 create new scenarios, and initial economic evaluations have been conducted using two contrasting cases
Design, built-up, and first tests of the system IRIS (Integrate time-Resolved Imaging Spectroscopy) for laser induced fluorescence
No full textSono qui presentati la progettazione, lo sviluppo e i primi test di un innovativo sistema per la Fluorescenza Indotta da Laser (LIF) denominato IRIS (Integrate time-Resolved Imaging Spectroscopy). ll prototipo sviluppato è l’evoluzione di diversi sistemi laser prototipali a scansione basati sulla tecnica LIF destinati a diversi campi di applicazione. La tecnica permette, attraverso gli spettri e le immagini di fluorescenza prodotte, di ottenere informazioni sulla composizione superficiale del campione analizzato. La possibilità di operare a grandi distanze, di essere non distruttivi e non invasivi spiega il crescente interesse nell’applicazione di tali sistemi per la conservazione ed il restauro di beni culturali e nelle scienze forensi. La progettazione di sistemi portatili sempre più compatti e facilmente trasportabili ha l’obiettivo di ampliare l’utilizzo di tali sistemi, sia per quanto riguarda la tipologia di oggetti da analizzare, che le caratteristiche e l’esperienza dell’utilizzatore. Il sistema sviluppato in questo progetto è estremamente compatto e di dimensioni ridotte, pur fornendo risultati anche di aree di grandi dimensioni. Inoltre, la rivelazione dei segnali di fluorescenza risolti in tempo, che costituisce uno degli aspetti principali dell’aggiornamento di questa tecnica per il progetto E-RIHS, è favorita, insieme ad una opportuna ottimizzazione dell’elettronica di controllo, dall’impiego di una nuova sorgente laser con breve durata dell’impulso (< 2 ns) e alta frequenza di ripetizione (> 200 Hz). L’aggiornamento del sistema, quindi, aumenta la rapidità di scansione e la capacità di identificare e discriminare materiali superficiali diversi.The design, development and first tests of an innovative system for Laser Induced Fluorescence (LIF) called IRIS (Integrate time-Resolved Imaging Spectroscopy) are presented here. The developed prototype is the evolution of several prototypal scanning laser systems based on the LIF technique addressed to work on many different fields of application. The technique allows, through the spectra and images produced, to obtain information on the surface composition of the analysed sample. The possibility of operating at large distances, of being non-destructive and non-invasive explains the growing interest for application in fields as characterization of cultural heritage and forensic sciences. The design of portable systems, increasingly compact and easily transportable has the aim of expanding the use of these systems, both with regard to the type of objects to be analysed, a work of art or an archaeological site, and the characteristics and experience of the user. The system developed in this project is extremely compact and small, while providing spectroscopic spectral results even of large areas, thanks to the insertion, in the optical collection path, of a spectrograph and a filter wheel capable of operating alternatively. Furthermore, the detection of time-resolved fluorescence signals, which is one of the main aspects of the upgrade of this technique for the E-RIHS project, is supported, together with an appropriate optimization of the control electronics, using a new laser source with short pulse duration (< 2 ns) and high repetition rate (> 200 Hz). Then, the system upgrade increases the scanning speed and the ability to identify and discriminate different surface materials
Programma nazionale per l'affidabilità delle misure di radiazioni ionizzanti basato su confronti Interlaboratorio (ILC). Rapporto tecnico conclusivo
Full text linkL’Istituto Nazionale di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti dell’ENEA (INMRI-ENEA, Istituto Metrologico Nazionale in virtù della Legge 273/91) ha organizzato un Programma nazionale per la promozione dell’affidabilità delle misure di radiazioni ionizzanti basato su Confronti InterLaboratorio (ILC). Il Programma è stato finanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico (MiSE), Direzione generale per il mercato, la concorrenza, la tutela del consumatore e la normativa tecnica (DGMCTCNT) nell’ambito delle iniziative e studi in materia di controlli sugli strumenti di misura, in contesti di particolare rilevanza per i consumatori con risvolti per la salute e la sicurezza. L’obiettivo del Programma è stato la tutela del cittadino/consumatore in ogni ambito in cui siano presenti radiazioni ionizzanti, ovvero i pazienti ed i loro familiari, nelle applicazioni mediche, così come qualunque cittadino che viva ed operi in ambienti sottoposti a sorveglianza, o che si nutra di prodotti controllati. Tale tutela è garantita dalla promozione dell’affidabilità delle misure. La misurazione delle radiazioni ionizzanti trova ampio impiego nei settori ambientale, medico (radiodiagnostica, medicina nucleare e radioterapia), industriale (nucleare) e della ricerca scientifica, sia per esigenze di radioprotezione sia per ottimizzazione dell’efficacia dell’impiego stesso di tale tipo di radiazioni. Misurazioni affidabili, effettuate con strumentazione e metodi adeguati, rappresentano un elemento imprescindibile per un’ottimale protezione ed utilizzazione. Tale affidabilità è valutata e promossa mediante Confronti InterLaboratorio (ILC) estesi al maggior numero di Partecipanti raggiunti nell’ambito del programma, su diverse tematiche. Gli ILC sono stati orientati ad aspetti metrologici di base, con elevata ricaduta sul cittadino/consumatore. I Partecipanti al Programma sono stati soggetti pubblici e privati operanti sul territorio nazionale e che effettuino, a vario titolo, misurazioni di radiazioni ionizzanti. Mediante gli ILC proposti essi hanno potuto confermare la validità delle loro misure o individuare e correggere eventuali criticità. La partecipazione al Programma è stata gratuita, ma esigenze di natura temporale e organizzativa hanno imposto limitazioni al numero di adesioni accettate. Le iscrizioni ricevute sono state valutate in ordine esclusivamente cronologico. Per ciascuna tipologia di ILC previsto, i Partecipanti hanno potuto confrontare i risultati delle loro misurazioni con i valori assegnati ai misurandi, forniti dall’INMRI. Tutti i risultati sono stati trattati e presentati in forma anonima (mediante codici riservati) per garantire la riservatezza dei Partecipanti. A tal fine il personale dell’INMRI coinvolto nel Programma ha sottoscritto una Dichiarazione di riservatezza, specifica per i dati pertinenti al Programma, e aggiuntiva a quella già sottoscritta dal personale stesso per le attività istituzionali e di servizio dell’INMRI
A tool to measure energy consumption and emissions from changes in mobility patterns related to remote work
Full text linkIl presente documento descrive struttura e funzionamento di un software sviluppato per il calcolo dei consumi di energia e delle emissioni di sostanze inquinanti legati a cambiamenti nella mobilità conseguenti da mutamenti nell'assetto lavorativo (smartworking). Partendo dal problema iniziale a cui fornire soluzione, il documento illustra il contesto operativo in cui il tool è stato messo a punto, descrive i dati utilizzati come input e mostra l'essenziale del funzionamento del programma.This document describes the structure and features of a software developed for the calculation of energy consumption and emissions related to mobility demand resulting from remote work adoption. The document illustrates the operational context in which the tool was developed, describes the data used as input and shows some basic concepts about how the program is made and how it works
Is the production of microalgae and the derived bioproducts sustainable? A meta-review outlining the challenges and opportunities of circular bioeconomy and zero-waste approaches
Full text linkMicroalgae are a renewable and versatile feedstock for a multitude of bioproducts (protein feeds and foods, high-added value compounds for nutraceuticals and pharmaceuticals, biofuels, biofertilizers, and bioplastics), offering the potential for CO2 bio-sequestration. While microalgae-based production systems have garnered significant scientific interest, their techno-economic-environmental viability is still challenged by many limitations. Key research questions emerge: What are the prospects for scaling up microalgae-based production systems? Can microalgal bioproducts achieve true sustainability? This study aims to respond with a systematic meta-review of recent literature containing economic and environmental scientific information. A narrative synthesis is combined with data collection, homogenisation, and appraisal to provide a synoptic framework that captures the latest trends from techno-economic analysis and life cycle assessment, identifying enablers and barriers within a future perspective. The analysis of production costs and GHG emissions reveals a general tendency of poor performance and competitiveness of microalgal bioproducts. However, several optimistic estimates are found within a broad variability of results. Promising strategies are the valorisation of waste streams and the implementation of multi-product biorefinery models, in line with circular bioeconomy and zero-waste principles. The adoption of low-carbon energy technologies and the direct exploitation of sunlight present a additional opportunities to abate GHG emissions. Further potential lies in incentivising pilot projects, which are essential in accelerating process maturity. From a holistic perspective, advancing sustainability will require addressing the social dimension and multi-criteria optimisation. On the other hand, legislative barriers and customer acceptability must be managed through the interaction of academia, industry, and policymakers. Such efforts are crucial to unlock microalgae’s full potential and support the microalgal industry's real-world applicability, striving to achieve enhanced market penetration through green and cost-effective production processes
Energy spectrum and Bragg curve of a protron beam in low-density lithium fluoride
No full textL’irraggiamento del fluoruro di litio (LiF) con un fascio di protoni provoca la formazione di centri di colore aggregati F2 ed F3+ che emettono luminescenza nel visibile se eccitati otticamente con luce blu. La distribuzione spaziale della radiofotoluminescenza emessa è proporzionale alla curva di Bragg dei protoni nel LiF, purché la dose ricevuta dal materiale non sia troppo elevata (minore di circa 105–106 Gy) da provocare saturazione della densità dei centri. Dall’analisi della curva di Bragg luminescente, è possibile stimare lo spettro energetico del fascio di protoni. Se il metodo di analisi si basa sulla sovrapposizione di curve di Bragg teoriche calcolate nel LiF bulk, ma il LiF irraggiato è quello di un film sottile con densità d’impacchettamento minore del 100%, lo spettro che si ottiene non è quello reale. Infatti, i protoni in un materiale con densità inferiore a quella di bulk penetrano più in profondità rispetto a quanto farebbero nel bulk. In questo Rapporto Tecnico, derivo una formula correttiva approssimata che permette di ricavare lo spettro reale nel LiF a densità minore.Irradiation of lithium fluoride (LiF) with a proton beam induces the formation of F2 and F3+ aggregate color centers that luminesce in the visible spectrum when optically excited by blue light. The spatial distribution of the emitted radiophotoluminescence is proportional to the proton Bragg curve in LiF, provided that the dose received by the material is not too high (less than approximately 105–106 Gy) to cause saturation of the center density. From the analysis of the luminescent Bragg curve, it is possible to estimate the energy spectrum of the proton beam. If the analysis method is based on the superposition of theoretical Bragg curves calculated in bulk LiF, but the irradiated LiF is a thin film with a packing density lower than 100%, the resulting spectrum will not reflect the actual one. In fact, protons in a material with lower density than bulk penetrate deeper than they would in bulk. In this Technical Report, I derive an approximate correction formula that allows obtaining the actual spectrum in lower-density LiF
An approach to the mechanics of pantographic structures through swarm dynamics
No full textThis work concerns mechanical systems known as “pantographic structures”, which are considered a family of beams connected by pivots. We propose a computationally efficient and predictive model capable of providing a plausible description of deformation, using a discrete two-dimensional (2D) “kinematic” model. This model assigns the displacements of certain points, called leaders, while the other points, called followers, are left free to rearrange themselves according to the lattice structure and assigned flocking rules. The advantages of the kinematic model include savings in calculation time and easier handling of complicated structures and fracture phenomena. Moreover, extending the model to encompass non-local interactions, as exemplified by second-gradient materials, is a more straightforward process than solving partial differential equations. The model has previously been employed to elucidate the behaviour of simple materials. The principal innovation of this paper is the essential delineation of the constraint between the pantograph beams, which is contingent upon the presence of the pivot. This was accomplished by imposing an ”average” displacement on the component points of the pivot belonging to two separate beams, thereby introducing an additional parameter into the model. This also necessitated a significant alteration to the calculation algorithm. The model is still constrained by several limitations, including the absence of a physical interpretation for its parameters and the necessity of connecting it to the CUDA (Compute Unified Device Architecture, by NVIDIA) architecture for the calculation of the developed algorithm. The principal limitation of the present approach, however, is the absence of a correlation between the parameters of the ’kinematic’ model and the constitutive parameters of the material. This aspect will be the subject of future research
A COTS-based low-cost bistatic lidar for qualitative and semi-quantitative aerosol measurements
Full text linkUno strumento laser a basso costo per la rilevazione e la quantificazione delle goccioline liquide è stato messo a punto e collaudato con componenti commerciali e di basso costo. Il sistema è stato testato per valutare l'efficienza di filtraggio di alcune maschere facciali durante la pandemia da covid19. Un reflex a lente singola full-frame, dotato di una macro F/2.8 da 100 mm, è stata installata in una geometria a scattering in avanti per catturare la luce rossa ad angolo ridotto proveniente da un diodo laser allo stato solido (che emette a 650 nm) disperso da goccioline emesse da uno spruzzatore di vernice elettrico e attraversando una maschera. Il canale rosso delle immagini è stato elaborato dal formato raw Nikon (14 bit, compresso senza perdita) per garantire la linearità della risposta e ottenere la sezione trasversale di dispersione integrata del cloud. Lo strumento, installato a casa durante il lockdown, è stato testato per stimare la capacità di filtrazione delle maschere facciali, misurando la quantità normalizzata di particelle che passano attraverso diversi tipi di maschere di filtraggio. I risultati hanno dimostrato che il sistema è in grado di rilevare piccole quantità di goccioline e anche di fornire immagini delle sezioni del pennacchio degli aerosol.A low-cost, laser-based, instrument for liquid droplet detection and quantification has been set up and tested to evaluate the filtering efficiencies of some face masks. A full-frame Single Lens Reflex, equipped with a 100 mm F/2.8 macro, was installed in a forward scattering geometry to capture the small angle red light from a solid state laser diode (emitting at 650 nm) scattered from droplets emitted by an electric paint sprayer and crossing a face mask. The red channel of the pictures has been processed from the Nikon raw format (14-bit, lossless compressed) to ensure response linearity, and obtain the integrated scattering cross section of the cloud. The instrument, set up at home during the lockdown, was tested to estimate the filtering capability of facial masks, measuring the normalized amount of particles passing through different kinds of filtering masks. The results showed that the system is able to detect low quantities of droplets and also to provide imaging of the aerosol plume sections
Uncertainty quantification for severe-accident reactor modelling: Results and conclusions of the MUSA reactor applications work package
Full text linkThe recently completed Horizon-2020 project “Management and Uncertainties of Severe Accidents (MUSA)” has reviewed uncertainty sources and Uncertainty Quantification methodology for assessing Severe Accidents (SA), and has made a substantial effort at stimulating uncertainty applications in predicting the radiological Source Term of reactor and Spent Fuel Pool accident scenarios. The key motivation of the project has been to bring the advantages of the Best Estimate Plus Uncertainty approach to the field of Severe Accident modelling. With respect to deterministic analyses, expected gains are avoiding adopting conservative assumptions, identifying uncertainty bands of estimates, and gaining insights into dominating uncertain parameters. Also, the benefits for understanding and improving Accident Management were to be explored. The reactor applications brought together a large group of participants that set out to apply uncertainty analysis (UA) within their field of SA modelling expertise – in particular reactor types, but also SA code used (ASTEC, MELCOR, MAAP, RELAP/SCDAPSIM), uncertainty quantification tools used (DAKOTA, SUSA, URANIE, self-developed tools based on Python code), detailed accident scenarios, and in some cases SAM actions. The setting up of the analyses, challenges faced during that phase, and solutions explored, are described in Brumm et al. ANE 191 (2023). This paper synthesizes the reactor-application work at the end of the project. Analyses of 23 partners are presented in different categories, depending on whether their main goal is/are (i) uncertainty bands of simulation results; (ii) the understanding of dominating uncertainties in specific sub-models of the SA code; (iii) improving the understanding of specific accident scenarios, with or without the application of SAM actions; or, (iv) a demonstration of the tools used and developed, and of the capability to carry out an uncertainty analysis in the presence of the challenges faced. A cross-section of the partners’ results is presented and briefly discussed, to provide an overview of the work done, and to encourage accessing and studying the project deliverables that are open to the public. Furthermore, the partners’ experiences made during the project have been evaluated and are presented as good practice recommendations. The paper ends with conclusions on the level of readiness of UA in SA modelling, on the determination of governing uncertainties, and on the analysis of SAM actions
