ETD

• battery energy storage system
• digital twin
• electric vehicle charging
• energy management system
• generazione fotovoltaica
• microgrid
• photovoltaic generation
• ricarica di veicoli elettrici
• sistema di accumlo elettrochimico
• sistema di gestione dell'energia

The expansion of renewable energy generation and the growing adoption of electric mobility are making microgrids increasingly important in modern power systems. Microgrids can integrate renewable generation, energy storage systems, and charging infrastructures for electric vehicles. In this context, this thesis focused on the development of a digital twin of a microgrid including photovoltaic generation, electrochemical energy storage system and AC charging points. The main subsystems of the platform were modeled in the MATLAB/Simulink environment, including an Energy Management System and an aging model for the storage system. The digital twin was then validated on the real SiRiVEl case study, installed at the Department of Information Engineering of the University of Pisa, through comparison with experimental data collected between June 2024 and June 2025. During the validation phase, power profiles, battery state of charge and energy balances were analyzed on a weekly, monthly, and annual basis. In the end, the digital twin was used as a test bench to compare different Energy Management System strategies, evaluating their performance in terms of energy and economic performance.

L’espansione della generazione da fonti rinnovabili e la crescente diffusione della mobilità elettrica rendono sempre più rilevante il ruolo delle microgrid a supporto della rete elettrica principale. Le microgrid sono infatti in grado di integrare generazione da fonti rinnovabili, sistemi di accumulo e infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici. In questo contesto il presente lavoro di tesi ha riguardato lo sviluppo di un digital twin di una microgrid costituita da generazione fotovoltaica, sistema di accumulo elettrochimico e punti di ricarica AC. I principali sottosistemi della piattaforma sono stati modellati in ambiente MATLAB/Simulink, includendo anche il sistema di gestione dell’energia e un modello di invecchiamento del sistema di accumulo. Il digital twin è stato successivamente parametrizzato e validato sul caso studio reale SiRiVEl, realizzato presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell’Università di Pisa, attraverso il confronto con dati sperimentali raccolti nel periodo compreso tra giugno 2024 e giugno 2025. Durante la validazione sono stati analizzati profili di potenza, stato di carica della batteria e bilanci energetici su scala settimanale, mensile e annuale. Infine, il digital twin è stato utilizzato come banco di prova per confrontare diverse strategie di Energy Management System, valutandone le prestazioni mediante indicatori energetici, economici e di degrado del sistema di accumulo.