Numerical optimization,modeling and system evaluation of a thermophotovoltaic hybrid panel

Photovoltaic (PV) solar panels generally produce electricity in the 6% to 16% efficiency range, the rest being dissipated in thermal losses. To recover this amount, hybrid photovoltaic thermal systems (PVT) have been devised. These are devices that simultaneously convert solar energy into electricity and heat. It is thus interesting to study the PVT system globally from different point of views in order to evaluate advantages and disadvantages of this technology and its possible uses. In particular in Chapter II, the development of the PVT absorber numerical optimization by a genetic algorithm has been carried out analyzing different internal channel profiles in order to find a right compromise between performance and technical and economical feasibility. Therefore in Chapter III ,thanks to a mobile structure built into the university lab, it has been compared experimentally electrical and thermal output power from PVT panels with separated photovoltaic and solar thermal productions. Collecting a lot of experimental data based on different seasonal conditions (ambient temperature,irradiation, wind...),the aim of this mobile structure has been to evaluate average both thermal and electrical increasing and decreasing efficiency values obtained respect to separate productions through the year. In Chapter IV , new PVT and solar thermal equation based models in steady state conditions have been developed by software Dymola that uses Modelica language. This permits ,in a simplified way respect to previous system modelling softwares, to model and evaluate different concepts about PVT panel regarding its structure before prototyping and measuring it. Chapter V concerns instead the definition of PVT boundary conditions into a HVAC system . This was made trough year simulations by software Polysun in order to finally assess the best solar assisted integrated structure thanks to F_save(solar saving energy)factor. Finally, Chapter VI presents the conclusion and the perspectives of this PhD work.

Produzione di bioetanolo da effluenti del settore lattiero-caseario con Kluyveromyces marxianus

Il siero di latte e la scotta sono effluenti provenienti rispettivamente dal processo di trasformazione del latte in formaggio e ricotta. Il siero di latte contiene minerali, lipidi, lattosio e proteine; la scotta contiene principalmente lattosio. Il siero può essere riutilizzato in diversi modi, come l'estrazione di proteine o per l’alimentazione animale, mentre la scotta è considerata solamente un rifiuto. Inoltre, a causa degli ingenti volumi di siero prodotti nel mondo, vengono a crearsi seri problemi ambientali e di smaltimento. Destinazioni alternative di questi effluenti, come le trasformazioni biotecnologiche, possono essere un modo per raggiungere il duplice obiettivo di migliorare il valore aggiunto dei processi agroindustriali e di ridurre il loro impatto ambientale. In questo lavoro sono state studiate le condizioni migliori per produrre bioetanolo dal lattosio del siero e della scotta. Kluyveromyces marxianus è stato scelto come lievito lattosio-fermentante. Sono state effettuate fermentazioni su scala di laboratorio aerobiche e anaerobiche in batch, fermentazioni semicontinue in fase dispersa e con cellule immobilizzate in alginato di calcio,. Diverse temperature sono state testate per migliorare la produzione di etanolo. Le migliori prestazioni, per entrambe le matrici, sono state raggiunte a basse temperature (28°C). Anche le alte temperature sono compatibili con buone rese di etanolo nelle fermentazioni con siero. Ottimi risultati si sono ottenuti anche con la scotta a 37°C e a 28°C. Le fermentazioni semicontinue in fase dispersa danno le migliori produzioni di etanolo, in particolare con la scotta. Invece, l'uso di cellule di lievito intrappolate in alginato di calcio non ha migliorato i risultati di processo. In conclusione, entrambi gli effluenti possono essere considerati adatti per la produzione di etanolo. Le buone rese ottenute dalla scotta permettono di trasformare questo rifiuto in una risorsa.

Il filo di Arianna - Una ricerca multi ed interdisciplinare per il superamento degli handicap che la x fragile propone

Il seguente lavoro di tesi verte sulla ricerca-azione formazione triennale “Il Filo di Arianna” realizzata in convenzione tra Associazione Italiana Sindrome X Fragile e Dipartimento Di Scienze dell’Educazione – Università di Bologna, finalizzata alla superamento degli handicap che la X fragile propone. La ricerca ha un fuoco in Pedagogia Speciale e un carattere multidisciplinare e inter istituzionale grazie alla sinergia con l’area neuroriabilitativa (Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico (IRCCS) San Raffaele Pisana di Roma) e l’area della Psicologia Clinica (Ospedale Bambin Gesù di Roma). Il lavoro di tesi descrive il percorso per giungere alle linee guida di intervento scaturite dalla ricerca, per il potenziamento cognitivo ed affettivo di bambini e persone con x fragile nei contesti di casa, scuola e tempo libero.

La tutela del disoccupato nel mercato del lavoro. Dal sostegno del reddito ai servizi per l'occupazione

La tesi affronta il tema degli istituti e degli strumenti di tutela della condizione di disoccupazione. In mancanza d’una nozione giuridica generale di disoccupazione, l’obiettivo è quello di ricercare gli elementi comuni ai differenti istituti in grado di definire l’ambito della protezione garantita alla persona priva d’impiego. Lo studio fornisce, dapprima, una complessiva ricognizione storico-critica degli strumenti per il sostegno del reddito nelle ipotesi di mancanza di lavoro. L’esame dei modelli d’intervento legislativo evidenzia finalità, caratteristiche e criticità dei singoli istituti, sia di quelli più consolidati, che degli interventi più recenti. La seconda parte della tesi si propone d’integrare la ricognizione delle forme di tutela economica con l’analisi delle politiche attive nel mercato del lavoro e degli interventi a sostegno all’occupabilità. L’intento è di verificare le modalità attraverso le quali l’ordinamento tenta di collegare tutela del reddito e promozione dell’occupazione. La ricerca affronta anche la questione dei limiti alla libertà di circolazione nell’Unione Europea dei cittadini non lavoratori, nonché il condizionamento determinato dalle misure che riducono o scoraggiano l’esportabilità delle prestazioni previdenziali negli altri Paesi europei. La parte finale si propone d’individuare gli elementi che caratterizzano il complesso degli istituti analizzati, al fine di verificare a quale evento giuridico l’ordinamento offra protezione. Lo studio identifica due elementi rilevanti: la condizione di “mancanza di lavoro”, che accomuna l’intervento per la disoccupazione e quello a favore dei rapporti di lavoro sospesi, nonché l’attualità dello stato di disoccupazione, parametro generale per gli interventi protettivi. L’analisi svolta sottolinea, però, che i meccanismi di c.d. condizionalità per l’accesso alle prestazioni economiche e ai servizi per l’impiego non consentono un’adeguata promozione della qualità del lavoro e della professionalità del lavoratore. La tesi individua un possibile terreno di sviluppo della protezione della condizione del disoccupato nell’integrazione tra strumenti di sostegno all’impiego e interventi a base universalistica.

Manufacturing and characterization of amorphous silicon alloys passivation layers for silicon hetero-junction solar cells

Nel presente lavoro di tesi magistrale sono stati depositati e caratterizzati film sottili (circa 10 nm) di silicio amorfo idrogenato (a-Si:H), studiando in particolare leghe a basso contenuto di ossigeno e carbonio. Tali layer andranno ad essere implementati come strati di passivazione per wafer di Si monocristallino in celle solari ad eterogiunzione HIT (heterojunctions with intrinsic thin layer), con le quali recentemente è stato raggiunto il record di efficienza pari a 24.7% . La deposizione è avvenuta mediante PECVD (plasma enhanced chemical vapour deposition). Tecniche di spettroscopia ottica, come FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) e SE (spettroscopic ellipsometry) sono state utilizzate per analizzare le configurazioni di legami eteronucleari (Si-H, Si-O, Si-C) e le proprietà strutturali dei film sottili: un nuovo metodo è stato implementato per calcolare i contenuti atomici di H, O e C da misure ottiche. In tal modo è stato possibile osservare come una bassa incorporazione (< 10%) di ossigeno e carbonio sia sufficiente ad aumentare la porosità ed il grado di disordine a lungo raggio del materiale: relativamente a quest’ultimo aspetto, è stata sviluppata una nuova tecnica per determinare dagli spettri ellisometrici l’energia di Urbach, che esprime la coda esponenziale interna al gap in semiconduttori amorfi e fornisce una stima degli stati elettronici in presenza di disordine reticolare. Nella seconda parte della tesi sono stati sviluppati esperimenti di annealing isocrono, in modo da studiare i processi di cristallizzazione e di effusione dell’idrogeno, correlandoli con la degradazione delle proprietà optoelettroniche. L’analisi dei differenti risultati ottenuti studiando queste particolari leghe (a-SiOx e a-SiCy) ha permesso di concludere che solo con una bassa percentuale di ossigeno o carbonio, i.e. < 3.5 %, è possibile migliorare la risposta termica dello specifico layer, ritardando i fenomeni di degradazione di circa 50°C.

Studio tipologico e costruttivo degli aggregati edilizi come base per definire strumenti utili a conoscere e monitorare la vulnerabilita sismica dei centri storici. Il caso di studio di un isolato di Mirandola.

Lo studio si propone di perfezionare un protocollo operativo, per monitorare nel tempo la vulnerabilità sismica dei centri storici italiani, attraverso la semplice determinazione di semplici indici.

Studio delle trasformazioni edilizie degli aggregati come base conoscitiva per rilevare e monitorare nel tempo la vulnerabilita sismica dei centri storici. Il caso di studio di Mirandola.

Questo studio ha come obiettivo la definizione di un protocollo operativo per la valutazione e il monitoraggio nel tempo della vulnerabilità sismica dei centri storici a scala dell'aggregato. Attraverso la ricostruzione delle fasi di trasformazione e delle caratteristiche tecniche locali si individuano e analizzano e carenze peculiari e, con la determinazione degli indici, si fornisce un giudizio globale sull'aggregato.

Valutazione degli effetti dei processi tecnologici sulla resistenza al pitting in soluzione salina di acciao aisi 316L saldato

L'obiettivo di questa tesi è lo studio del comportamento a corrosione per pitting dell’acciaio inox AISI 316L saldato TIG e sottoposto a differenti cicli di laminazione e di ripristino del film passivo.

Pannelli fotovoltaici di nuova generazione per integrazione architettonica

Modalità d'integrazione architettonica dei pannelli fotovoltaici e tecnologie innovative per applicazioni BIPV

Caratterizzazione e calibrazione dei fotomoltiplicatori del sistema di veto di muoni per l'esperimento xenon1t

Alcune osservazioni sperimentali portano ad affermare che la maggior parte della massa dell'universo è costituita da un tipo di materia definita oscura, cioè materia che interagisce solo gravitazionalmente e debolmente. I candidati più promettenti sono tipicamente identificati con le WIMP (Weakly Interacting Massive Particle). L'esperimento XENON1T per la rivelazione di materia oscura, in fase di costruzione nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, sfrutta uno spessore di 1.4 km di roccia schermante. Il rivelatore è una Time Projection Chamber contenente circa 2 tonnellate di xeno e avrà sensibilità per sezioni d’urto WIMP-nucleo spin-indipendent pari a circa 2x10-47 cm2 (per WIMP di massa 50 GeV/c2), due ordini di grandezza al di sotto degli attuali limiti. Per raggiungere tale sensibilità la TPC sarà inserita in una tank cilindrica riempita di acqua ultrapura, che fungerà sia da schermo passivo contro la radiazione esterna (gamma e neutroni di bassa energia), sia da veto per i muoni cosmici. I muoni possono infatti produrre neutroni di energia tale da raggiungere la TPC e simulare segnali tipici delle WIMP. Essi sono identificati per via della radiazione Cherenkov, emessa in seguito al loro passaggio in acqua, rivelata per mezzo di 84 fotomoltiplicatori (PMT) 8'' Hamamatsu R5912ASSY HQE. Lo studio delle prestazioni e delle caratteristiche dei PMT utilizzati nel sistema di veto di muoni sono lo scopo di questo lavoro di tesi. In particolare è stato preparato un opportuno setup per i test dei fotomoltiplicatori e sono state effettuate misure di guadagno, dark rate ed afterpulse. In una prima fase sono stati testati in aria 50 PMT presso la Sezione INFN di Bologna, nel periodo compreso tra Novembre 2012 e Marzo 2013 ed in una seconda fase sono stati testati in acqua 90 PMT presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, nel periodo compreso tra Aprile e Settembre 2013.

Studio degli effetti funzionali e tossici di derivati di Brassicaceae in modelli sperimentali

I vegetali appartenenti alla famiglia delle Brassicaceae, sono ricchi di molecole biologicamente attive note per le numerose proprietà salutari. L’effetto di un estratto di germogli di cavolo nero toscano (TBCSE) è stato investigato, in termini chemiopreventivi, sugli enzimi epatici del metabolismo degli xenobiotici e antiossidanti, in ratti trattati con TBCSE. I risultati hanno mostrato un complesso pattern di modulazione, con una prevalente inibizione, del sistema citocromo P450-dipendente, e induzioni significative degli enzimi di fase II (glutatione transferasi e glucuronosiltransferasi) e antiossidanti (catalasi, NAD(P)H:chinone reduttasi, glutatione reduttasi e perossidasi). Successivamente, l’effetto di TBCSE è stato studiato nei confronti delle alterazioni provocate da un’alimentazione iperlipidica nel ratto. Il trattamento si è dimostrato efficace nel contrastare gli effetti deleteri dei grassi presenti nella dieta, come l’iperlipidemia, l’aumento del peso corporeo e del fegato, l’indebolimento delle attività degli enzimi antiossidanti e del potenziale detossificante a livello epatico. Complessivamente, TBCSE emerge essere un promettente prodotto nutraceutico con potenziali effetti chemiopreventivi, e da impiegare come strategia alimentare per contrastare gli effetti correlati ad una dieta iperlipidica. Il consumo di dosi sovralimentari di molecole isolate dalle Brassicaceae, tramite per esempio integratori dietetici, come strategia alimentare preventiva, potrebbe tuttavia rappresentare un rischio per la salute. La potenziale tossicità del sulforafane, glucorafanina, indolo-3-carbinolo, e 3,3'-diindolimetano, è stata valutata in epatociti primari di ratto. La citotossicità e l’induzione di stress ossidativo, osservate a concentrazioni non lontane da quelle che potrebbero essere raggiunte in vivo, insieme ad una forte modulazione dell’espressione genica, riguardante principalmente il metabolismo degli xenobiotici, risposte ad alterazioni dello stato ossidoredutivo, eventi di riparazione del DNA e di proteine, induzione dell’apoptosi, e meccanismi (co)cancerogeni, sottolineano la potenzialità di queste molecole di determinare un rischio tossicologico, in seguito ad un’assunzione prolungata e ad alte dosi.

Gli schemata corporei degli Orixás: Azioni, gesti e atteggiamenti della cultura afro-brasiliana nelle metodologie pedagogico-teatrali

Questa tesi prende in esame le convergenze culturali (tecniche e prassi attoriali) nelle metodologie pedagogiche del “secondo” Novecento teatrale. L’analisi riguarda il modo in cui le tecniche provenienti dai derivati della tradizione africana – in particolare le azioni, i gesti e gli atteggiamenti corporei usati nelle danze sacre del Candomblé – e lo studio degli organi espressivi del corpo permettono all’ artista della scena di acquisire conoscenze pragmatiche su determinati automatismi della sua struttura bio-psichica. L’esame di queste convergenze è fatto pertanto attraverso l’analisi di pratiche teatrali che ammettono le interconnessioni culturali, le “migrazioni” ed i “contagi” fra tecniche teatrali europee e modus operandi extraeuropei. Mediante l’analisi di queste pratiche pedagogiche transculturali si verifica che, gli elementi tecnico-espressivi “estranei” appartenenti ad altre culture possono essere efficaci in un tipo di metodologia “meticcia” solo quando questo modus operandi transculturale contempla la partecipazione collaborativa tra i soggetti coinvolti nel processo educativo.

L'accumulo dell'energia e l'integrazione dei sistemi caes nell'ottimizzazione delle fonti rinnovabili

La tesi si propone come informativa dei principali metodi di produzione di energia rinnovabile e su come ottimizzare tali produzioni tenendo conto dei vincoli imposti dal sistema elettrico all'immissione in rete di potenza elettrica intermittente. Viene proposto, in particolare, l'accumulo di energia sotto forma di aria compressa (sistema CAES).

Le rappresentazioni sociali della musica degli insegnanti di scuola dell'infanzia. Documenti orientativi e indagini empiriche a confronto tra Italia e Venezuela

Questo lavoro si occupa di studiare l’effetto delle rappresentazioni sociali della musica degli studenti universitari che diventeranno insegnanti di scuola dell’infanzia e in particolare i cambiamenti che intervengono durante il periodo di formazione universitaria sia italiana sia venezuelana. Obiettivo fondamentale è quindi realizzare un’analisi comparativa sulle seguenti tematiche: bambino musicale, competenze dell’insegnante e finalità dell’educazione musicale. Questo lavoro si è inserito all’interno del progetto “Il sapere musicale come rappresentazione sociale” (Addessi-Carugati 2010). L’ipotesi guida è che le concezioni implicite della musica funzionino come rappresentazioni sociali che influenzano le pratiche dell’insegnamento e dell’educazione musicale. Il primo capitolo, affronta i temi dei bambini, degli insegnanti e dell’educazione musicale nella scuola dell’infanzia in Italia e Venezuela. Nel secondo vengono presentati gli studi sui saperi musicali; la teoria delle rappresentazioni sociali (Moscovici 1981) e il progetto pilota realizzato presso l’Università di Bologna “Il sapere musicale come Rappresentazione Sociale”. Il capitolo successivo presenta l'analisi e l'interpretazione dell’indagine empirica effettuata su un gruppo di studenti dei corsi di formazione per insegnanti dell’Università di Mérida (Venezuela). Nel quarto capitolo si sviluppano riflessioni e discussioni riguardo i risultati dello studio comparativo; i piani e programmi di studio universitari e il profilo professionale musicale dell’insegnante. Le conclusioni finali illustrano come l’ipotesi iniziale sia effettivamente confermata: dall’analisi e interpretazione dei dati sembra che le concezioni implicite sui saperi musicali possedute dagli studenti influiscano sulla loro pratica professionale in qualità di futuri insegnanti. Si è anche osservato che le differenze incontrate sembrano essere dovute ai diversi tipi di variabili del contesto dove si trova l’insegnante di educazione musicale; e soprattutto ai significati espressi dai programmi di studi, dai contenuti didattici diversi, dai contesti sociali e culturali e dal curriculum universitario.

Valutazione dello spostamento tridimensionale degli impianti in giovani pazienti affetti da EDs riabilitati con overdenture implanto-supportati

Ectodermal Dysplasias syndrome (EDs) are a heterogeneous group of inherited disorders characterized by dysplasia of tissues of ectodermal origin. Complete or partial anodontia are the most frequent dental findings. Prosthetic rehabilitation is recommended from functional, esthetic, and psychological points of view. Because of the anatomical abnormalities of existing teeth and alveolar ridges, conventional prosthetic rehabilitation in young patient is often difficult. Five growing patients (age 9 to 11 years) with oligo- or anodontia were prosthetically rehabilitated. Panoramic film and Cone Bean Computerized Tomography were performed and a resin model of mandibular bone was made. Despite a remarkable multi-dimensional atrophy of the alveolar bone, the insertion of two tapered implants was possible. After a submerged healing period of 2 month, the implants were exposed and abutment connection was performed. Implants were connected with an expansion bar that permits mandibular growth and prosthetic retention. A removable prosthesis was constructed with ball attachments. Mandibular growth was followed and evaluated using the expansion guide and cephalometric radiographs. Mandibular growth in sagittal and transverse direction had no adverse effects on implant position. The expansion bar permitted the undisturbed growth of the mandible. After 4.5 years of follow-up, this study showed that Implant-supported overdenture may improve oral function, phonesis and esthetics. The mandibular rotation accompanying growth had not caused a significant problem relative to the angulation and migration of the implants. Implants can be successfully placed, restored and loaded in growing EDs patients. The cephalometric analysis supported that EDs patients show midface hypoplasia with a class III tendency, which can be avoided by early rehabilitation. Thanks to the good stability and retention of the implant-supported overdenture, patients considered the prostheses as comparable to natural teeth.