• Energy Research
• IT close
• EU close
• DE close
• US close
• Italian close

Dottorato di ricerca in Ingegneria dei sistemi agrari e forestali ; Il presente lavoro ha riguardato la valorizzazione energetica della biomassa ritraibile dalle potature del nocciolo, in un’ottica di sviluppo delle risorse del territorio, coerentemente con la vocazione corilicola del Viterbese. A tal proposito è stato studiato l’impiego di un reattore prototipale a letto fisso di tipo Imbert per la gassificazione del biotriturato, ottenuto a seguito dell’essiccamento e successiva triturazione delle potature di nocciolo. I risultati ottenuti mostrano la capacità del sistema di gassificazione di produrre un syngas avente caratteristiche in linea con i dati di letteratura. Dalla sperimentazione condotta si evince che le percentuali in volume di monossido di carbonio ed idrogeno variano rispettivamente dal 14% al 17% e dal 13% a poco meno del 17% mentre il contenuto di metano si è mantenuto mediamente al di sotto del 2%. Il potere calorifico inferiore del syngas è risultato oscillare in un intervallo tra i 3,85 MJ/Nm3 e i 4,46 MJ/Nm3. ; In the present work the energy recovery of residual biomass from hazelnut pruning has been studied, in order to enhance the local resources according to the strong local hazelnut production. As a consequence, the use of a fixed bed Imbert prototype reactor for the gasification of biomass, obtained after drying and subsequent shredding of hazelnut pruning, has been investigated. The results are in good agreement with literature data in terms of syngas energy properties. In more detail, experiments have shown that the percentage by volume of carbon monoxide and hydrogen varies from 14% to 17% and from 13% to a value slightly lower than 17%, respectively, while the average methane content is less than 2% by volume. The lower heating value of syngas ranges from 3,85 MJ/Nm3 to 4,46 MJ/Nm3.

This site includes coastal dune ecosystems of Central Italy, both along Tyrrhenian and Adriatic coastline. The flora and the fauna of the site is highly specialized with a relevant ecological value. On the other side, the site includes one of the most threatened ecosystems at national and European level, mainly due to direct and indirect human pressures. These areas host many EU interest habitats and species and are included in the Nature 2000 Network. Major EU Habitats are: Habitat 1210 (Annual vegetation of drift lines), Habitat 2110 (Embryonic shifting dunes), Habitat 2120 (Shifting dunes along the shorelines with Ammophila arenaria), Habitat 2230 (Malcolmietalia dune grasslands), priority Habitat 2250* (Coastal dunes with Juniperus spp.), Habitat 2260 (Cisto-Lavanduletalia dune sclerophyllous scrubs) and priority Habitat 2270* (Wooded dunes with Pinuspinea and/or Pinus pinaster). The main topics of the ecological monitoring are: the temporal dynamics of plant diversity and abundance of coastal EU habitats, the periodical observation of nesting avifauna and Testudo hermanni, and the multi-temporal analysis of land cover types and its distribution, as well as of dune morphology and shoreline evolution.

The design and implementation of the service has provided the development of a network of sensor nodes for monitoring one or more environments, including the recognition of the people presence within the environment. Development has provided: The development and implementation of a dedicated Middleware to support the whole service; Design, installation and activation of a sensor network; Sampling of data from environmental sensors; Development of a specific Web Application for software setup and control operations.

The effect of greenhouse gases (GHG) on climate change led many experts to consider the reduction of GHGs emissions as a crucial strategy to tackle the predicted global warming. In particular, atmospheric warming is caused mainly by carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O). It is widely accepted that the main anthropogenic source of GHG (except CO2) is due to agriculture activities. The purpose of this study was to help define concepts and tools to facilitate agricultural sector to reduce greenhouse gas emissions. In particular we based our focus on measuring systems for CO2 emissions, testing the performance of novel system (SASSFlux) and its features in different condition with two widely used instruments (Bruel&Kjaer and gas chromatography). Moreover we testing two process-based models, DNDC and SPACSYS, evaluating their performance and the agreement between simulated and measured data on a experiment carried out on lysimeters. At the end we applied all the knowledge acquired on a field experiment evaluating CO2 and N2O emissions from different organic and mineral fertilizers and tillage. The complete thesis aims to provide a comprehensive view of the different aspects to be addressed in the assessment of GHG emissions from different scenarios of agricultural management. L'effetto dei gas serra sul cambiamento climatico ha portato molti esperti a considerare la riduzione delle emissioni di gas serra come strategia per il riscaldamento globale. In particolare tale fenomeno è causato dall’anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e il protossido di azoto (N2O). E 'ampiamente accettato che la principale fonte antropica di gas a effetto serra (tranne CO2) è dovuta alle attività agricole. Lo scopo di questo studio è quello di definire concetti e strumenti per facilitare il settore agricolo a ridurre le emissioni di gas serra. In particolare, abbiamo posto la nostra attenzione ai sistemi di misurazione delle emissioni dal suolo, testando un nuovo sistema (SASSFlux) e le sue caratteristiche a confronto con due strumenti ampiamente utilizzati (Bruel & Kjaer e gascromatografia). Inoltre abbiamo testato due modelli di simulazione (DNDC e SPACSYS) valutando i dati simulati e quelli misurati su un esperimento effettuato su lisimetri. In fine abbiamo applicato le conoscenze acquisite in pieno campo per la valutazione delle emissioni di CO2 e N2O con diversi concimi e lavorazione del terreno. La tesi si propone di fornire una visione completa dei diversi aspetti da affrontare nella valutazione delle emissioni di gas serra provenienti da diversi scenari di gestione agricola.

Dottorato di ricerca in Economia e territorio ; Con il presente studio si intende approfondire i potenziali effetti che un intervento sulla gestione della componete energetica delle aziende agricole italiane, può generare in riferimento alle performance economiche e al contributo positivo agli obiettivi di lotta ai cambiamenti climatici. Alla luce degli attuali indirizzi di politica nazionale e comunitaria (orientati a ridurre le emissioni di gas serra) ed in virtù della necessità di supportare le aziende agricole italiane, in periodo come quello attuale caratterizzato da notevoli difficoltà a livello economico, è più che mai auspicabile realizzare interventi di sostegno alle imprese italiane funzionali al raggiungimento di obiettivi di sviluppo, riduzione dei costi e sostenibilità, promuovendo prioritariamente quelle iniziative volte al contenimento dei consumi energetici, all’autoproduzione di energia da fonte rinnovabile (dove possibile) ed alla riduzione delle emissioni dei processi produttivi. Le imprese agricole in particolare possono trarre importanti benefici ma, per beneficiare appieno delle opportunità offerte dalla normativa in materia, dovrebbero essere pienamente consapevoli delle loro potenzialità e messe nelle condizioni di poter realizzare progetti ed investimenti in questi settori strategici. Il supporto delle pubbliche amministrazioni e del modo della ricerca su questi aspetti è un elemento fondamentale per dare il via a questo processo. ; The aim of the study is to investigate the potential effects of actions focused on energy management on Italian farms, in terms of increase of economic performance and contribution to the achievement of goals of combating climate change policies. Considering both the addresses of national and EU strategies (targeted to the reduction of greenhouse gas) and the need to support the Italian firms in the current scenario (characterized by considerable economic difficulties), it is desirable to carry out a set of measures to support them - promoting primarily those aimed at reducing energy consumption, self-production of energy from renewable sources (where possible) and decrease of emissions from production processes - in order to reach development, reduction of costs and sustainability goals. Italian farms can benefit significantly from this policy framework, but they should be fully aware of their potential and able to carry out projects and investments in this strategic sector. The effort of research institutions and public administrations on these issues is a key element to get this process started.

Le acque sotterranee pugliesi costituiscono la risorsa idrica preminente per lo sviluppo socio-economico regionale in virtù della scarsa presenza di risorse superficiali, disponibili solo nel Tavoliere. La penuria idrica, sin da epoca storica, ha fortemente condizionato la vita umana, ad esempio favorendo l'ubicazione di villaggi, oggi prosperose città, soprattutto lontano dalla costa, in luoghi in cui le di acque sotterranee risultavano facilmente estraibili. Nel corso del tempo, soprattutto a causa delle modificazioni climatiche, osservate in particolare dal 1980 in poi in tutta l'Italia meridionale (Cotecchia et al. 2004), si è registrato un importante calo della ricarica che, posto in relazione al crescente utilizzo delle risorse, ha determinato condizioni di sovrasfruttamento (2011).

Nel presente elaborato è trattato l'innesco di un sistema di recupero ambientale di energia da sorgenti a radiofrequenza, captate tramite rectenna, nell'ambito di un sistema completamente autonomo dal punto di vista energetico, quindi non dotato di batteria ricaricabile interna. Dopo un'analisi dei problemi da affrontare e delle possibili soluzioni tecniche per gestire le micropotenze restituite dalla rectenna, ci si concentra in modo preferenziale sul ruolo del condensatore posto sulla porta d'ingresso dell'oscillatore di Meissner, che è utilizzato come elevatore di tensione per attivare gli stadi successivi. Sfruttando le esperienze con lo stesso oscillatore pilotato da altri sensori di energy harvesting, è possibile determinare approssimativamente se il circuito si presta o meno all'utilizzo con le rectenne nei campi RF, suggerendo eventuali migliorie da apportare per facilitarne il funzionamento.

Le problematiche ambientali e la necessità di nuove forme di energie sempre più “green” stanno spingendo l’Unione Europea e di conseguenza l’Italia a ricercare nuove soluzioni a tali problemi. L’attenzione è rivolta alle fonti di energia rinnovabili, in quanto rappresentano una valida alternativa alle fonti di origine fossile. È stata presa in analisi una di queste fonti energetiche, il biometano ottenuto dall’upgrading del biogas generato da digestione anaerobica. Il substrato di partenza sottoposto a digestione anaerobica è rappresentato da rifiuti speciali non pericolosi ad alto contenuto organico, della discarica di Herambiente Spa situata in SS 309 km 2,6 Ravenna. Tra i possibili utilizzi del biometano vi è lo sfruttamento di quest’ultimo nel settore dell’autotrazione, come fonte alternativa al metano di origine fossile. La tesi mira a valutare la convenienza economica dell’ottenimento del biometano, attraverso la formulazione di più ipotesi nelle quali vengono considerate, o meno, le incentivazioni previste dal D.M. 5/12/2013. Con l’utilizzo di un tool specifico, sono state analizzate le diverse voci di costo relative alle tecnologie di upgrading necessarie per l’ottenimento di un biometano con caratteristiche che rispettino gli standard imposti dall’Unione Europea. Ipotizzando le varie possibili entrate economiche previste per ogni ipotesi studiata, è stato possibile ottenere il valore attuale netto (VAN). Infine il VAN ha permesso di confrontare le diverse ipotesi proposte e di analizzare la convenienza economica dell’upgrading del biogas da discarica, caratterizzato da un alto contenuto di azoto. I risultati mostrano che è necessaria un’implementazione del sistema di incentivazione che favorisca lo sviluppo di tale settore.

La continua evoluzione nel settore delle energie rinnovabili ha condotto alla ricerca di soluzioni che permettano l’ottenimento combinato di vettori energetici eterogenei. Tale tematica introduce molteplici piani di analisi, dalla definizione di nuovi sistemi, all’analisi dell’impatto ambientale fino alla resa economica complessiva, nel classico paradigma costi – benefici. In quest’ottica, le Green Renewable Technologies ridefiniscono il concetto di soluzione innovativa, in quanto rappresentano una scelta basata su principi di eco – sostenibilità. Tale aspetto fornisce una spinta propulsiva, sia alla ricerca di base che a quella industriale. Il punto cardine dell’analisi è sintetizzabile attraverso due concetti basilari: la definizione di nuovi sistemi non ancora standardizzati e la produzione combinata di energia per il soddisfacimento di richieste differenti. In questo discorso si innestano, trovando ampi margini di studio i sistemi a concentrazione solare. Tali dispositivi, infatti, risultano privi di standard affermati sia dal punto di vista della configurazione specifica di impianto, che per quanto concerne la componentistica di base. Inoltre, seppur studiati principalmente per la produzione di energia elettrica o termica, in maniera separata, essi presentano elevate potenzialità di producibilità combinata. Nel lavoro presentato viene fornita un’analisi approfondita dei sistemi a concentrazione. Nello specifico, considerando sia la parte elettrica che quella termica e definendo le principali tecnologie a supporto, parliamo di sistemi termo – fotovoltaici a concentrazione. In generale, il principio fondamentale di un sistema termo – fotovoltaico a concentrazione è quello di focalizzare i raggi luminosi, per mezzo di dispositivi ottici di vario genere, su particolari celle solari, di tipo multi – giunzione, al fine di aumentare l’energia ottenuta e ridurre l’area del materiale fotovoltaico attivo. Con la concentrazione della luce solare, la temperatura delle celle aumenta ed è fondamentale un corretto raffreddamento, al fine di non inficiare sul rendimento elettrico. Attraverso uno smaltimento attivo del calore, tramite un fluido termo – vettore, è possibile ottenere contemporaneamente energia termica. Lo scopo del lavoro è la definizione e modellazione teorico – sperimentale di tali apparati al fine di poterne valutare le prestazioni energetiche ed economiche. In particolar modo, non ci si è riferiti ad uno specifico impianto ma, attraverso le varie simulazioni, si è svolta un’analisi parametrica che permettesse di comprendere l’influenza di ciascuna variabile, interna o esterna, sul sistema. In tal senso, è stato possibile adattare il funzionamento dell’impianto con varie configurazioni e valutarne le potenzialità elettriche e termiche a seconda dell’applicazione. Un sistema termo – fotovoltaico a concentrazione è composto da tre parti principali, l’ottica che permette di focalizzare la luce, il ricevitore, dove sono alloggiate le celle multi – giunzione e che include il sistema di recupero del calore e l’inseguitore. Le celle scelte sono a tripla giunzione, in particolar modo sono state analizzate sperimentalmente le caratteristiche di celle di fosfuro di Indio – Gallio, arseniuro di Gallio e Germanio (InGaP/GaAs/Ge). Il lavoro valuta i principali parametri di un impianto a concentrazione, tra cui il fattore di concentrazione che descrive di quanto venga amplificata la radiazione incidente sulla cella, l’angolo di accettazione che incide sull’inseguimento e sulla corretta focalizzazione e la configurazione. Quest’ultima descrive come le celle e le ottiche sono disposte le une rispetto alle altre. I sistemi a concentrazione sono descritti in ogni loro componente, evidenziando i punti di forza ed analizzando quanto presente in letteratura. L’analisi definisce tutte le parti da modellare e gli strumenti da impiegare per raggiungere l’obiettivo di valutazione complessiva di tali impianti. In questo senso, partendo dall’input, al fine di valutare le prestazioni dell’impianto in ogni condizione, è stata definita una procedura per la stima del potenziale solare attraverso le reti neurali. In particolare, dato che i sistemi a concentrazione operano solo con la componente diretta della radiazione, si è fatta particolare attenzione al modello di tale frazione della radiazione globale. Sono state definite due reti, una per la radiazione globale ed una per la diretta. Dopo un’attenta analisi delle variabili input ed un processo di ricombinazione, la prima rete è stata costruita considerando sette parametri di input tra cui: latitudine e longitudine ore di luce, declinazione solare. La rete per la radiazione diretta, invece, presenta quattro input principali tra cui la stessa radiazione globale e l’indice di chiarezza, che descrive le condizioni di nuvolosità. Tali modelli sono stati addestrati, validati e testati con dati per vari anni, impiegando misure di database nazionali e prove sperimentali. Le reti valutate statisticamente e confrontate con la letteratura hanno offerto ottimi risultati in termini di errore medio sulla predizione. Le reti neurali, così definite, hanno permesso, poi, di implementare un’app mobile per la valutazione del potenziale solare a Salerno. Al fine valutare le prestazioni energetiche di un impianto a concentrazione, si sono definiti differenti modelli. In particolar modo, si è descritto come valutare la producibilità elettrica, a partire dalle prestazioni delle celle e dalle configurazioni scelte. Grande attenzione, inoltre, è stata posta sui modelli per la valutazione della temperatura della cella, variabile che influenza sia la parte elettrica che quella termica. Il culmine dell’analisi è stata la costruzione di un modello tipo Random Forest che ha permesso di prevedere la temperatura al variare della concentrazione, della temperatura ambiente e della radiazione incidente. Come per i modelli alle reti neurali, anche in questo caso è stato fondamentale l’impiego di dati sperimentali raccolti sul campo. Infine, la valutazione delle prestazioni termiche dell’impianto ha avuto come principale elemento di analisi la temperatura del fluido termo – vettore. A seconda di concentrazione e numero di celle sono stati definiti due circuiti di raffreddamento, uno basato su uno schema point – focus, l’altro su una configurazione line – focus. Sfruttando software grafici come Catia e SolidWorks e implementando l’analisi numerica in Ansys è stato possibile osservare i tempi di risposta di ciascun impianto e le temperature raggiunte dal fluido. In particolare si è impiegata una soluzione di acqua e glicole in un circuito con un diametro interno di 4.2 cm e celle a tripla giunzione da 1 cm. I modelli, principalmente in regime transitorio, hanno permesso di valutare la configurazione line – focus come più efficiente sia per i tempi di risposta che per le temperature raggiunte. Anche in questo caso, parte delle simulazioni hanno considerato come input ai modelli termici, temperature della cella valutate sperimentalmente. L’ultima fase modellistica, infine, ha analizzato la connessione del sistema a concentrazione ad un’utenza domestica, definendo il funzionamento di un possibile serbatoio che fungesse da accumulo per l’energia termica. Si sono, inoltre, svolte analisi di inefficienza a partire da una prestabilita configurazione e sono state analizzate le potenzialità energetico – economiche degli impianti a concentrazione, in varie condizioni. L’analisi sperimentale, come detto, rappresenta un aspetto basilare del lavoro, essa infatti ha avuto un duplice ruolo, da un lato ha permesso di analizzare l’incidenza di alcuni fattori, non direttamente rilevabile teoricamente. Dall’altro lato, invece, ha consentito, tramite il sistema di misura allestito, di costruire un database di rilevazioni, fondamentali per differenti modelli come quello di Random Forest per la valutazione della temperatura della cella, oppure quelli alle reti neurali. Lo studio sperimentale parte dalla sviluppo di un sistema a concentrazione realizzato all’Università degli Studi di Salerno. Tale sistema sfrutta una configurazione point – focus con una lente di Fresnel dal diametro di 30 cm, un caleidoscopio come ottica secondaria, ed una cella a tripla giunzione. Attraverso tale apparato sono state valutate differenti configurazioni al fine di definire una procedura sperimentale per la valutazione del fattore di concentrazione. In modo particolare, variando l’altezza della lente e valutando le tensioni di corto circuito della cella, è stato, di volta in volta, calcolato un fattore di concentrazione. Ciò ha permesso di caratterizzare sperimentalmente la cella al variare di C, osservando i principali parametri quali: tensione di circuito aperto, Fill Factor, rendimento, resistenza serie e resistenza di shunt. Si è ottenuta una concentrazione massima di 310x con un’altezza della lente di circa 24 cm. La fase sperimentale ha, in parallelo, previsto la definizione di una strumentazione di misura che permettesse da un lato di monitorare le prestazioni dell’impianto e dall’altro di raccogliere misure utili ai modelli teorici. In modo particolare, sono state impiegate diverse termo – resistenze, un piranometro, un sistema di acquisizione per la raccolta dei dati dai sensori ed il monitoraggio dei segnali elettrici ed una Source Meter Unit per imporre una tensione variabile in sede di caratterizzazione della cella. L’ultima fase di studio sperimentale ha permesso di progettare un nuovo impianto di tipo line – focus, con un fattore di concentrazione intorno ai 100x, lanciato il produzione a Novembre 2016. I principali risultati della modellazione teorico – sperimentale, consequenziali allo studio dell’input e delle variabili del sistema, mostrano le analisi elettriche e termiche svolte, evidenziando le ottime potenzialità dei sistemi a concentrazione. In modo particolare, considerando un’applicazione domestica, tramite un modello di scelta si è giunti alla definizione di un sistema point – focus con 180 celle disposte in tre moduli ed un fattore di concentrazione elevato. In questa configurazione, il sistema risponde ai carichi dell’utenza, sfruttando sia la rete elettrica che il serbatoio di accumulo. Altri esempi di applicazioni, hanno mostrato l’analisi di un sistema line – focus, con circa 500 celle. I risultati dell’analisi sperimentale, oltre ad un fattore C stimato in 310x, evidenziano una temperatura massima della cella che supera i 70°C. Ciò quindi ha reso possibile l’analisi parametrica della temperatura, tramite il modello di Random Forest, che evidenzia come, all’aumentare della concentrazione, il sistema possa essere impiegato sia per il riscaldamento invernale che per la refrigerazione estiva. In generale, per un’utenza domestica situata al Sud Italia, il sistema a concentrazione permette una produzione di circa 3000 kWh elettrici annui e di 10000 – 13000 kWh termici. Considerando richieste medie, la possibilità di scambiare energia elettrica con la rete e l’impiego di un serbatoio con integrazione si può affermare che tali sistemi presentano ottime potenzialità per un’utenza domestica. Inoltre, è potuto osservare come le differenti configurazioni possano sopperire alle richieste, con un tempo medio di ritorno dell’investimento tra gli 8 e gli 11 anni, nel caso di inefficienze irrisolte. Il lavoro presentato, quindi mostra le grandi potenzialità dei sistemi a concentrazione nell’ambito della produzione combinata di energia. L’analisi teorica e sperimentale si è incentrata sullo studio dell’influenza di ciascun parametro, caratteristico di tali tipi di impianti. I principali risultati sono connessi alla previsione dell’input, alla valutazione del funzionamento in termini sia elettrici che termici, ed allo studio sperimentale dei sistemi al fine di progettare e realizzare diversi prototipi. In generale, quindi i sistemi a concentrazione rappresentano una soluzione alternativa interessante, che mostra elevata flessibilità nella configurazione e nella possibilità di continui sviluppi volti a definire uno standard. [a cura dell'autore] The evolution in the renewable energies field led to search for solutions that allow the combined achievement of heterogeneous energy vectors. This theme introduces multiple levels of analysis, from the definition of new systems and the environmental impact analysis to the overall economic performances, in the traditional cost – benefit paradigm. In this context, the Green Renewable Technologies redefines the concept of innovative solution, as they represent a choice based on eco – sustainability princes. This aspect provides a driving force, both for the basic and industrial research. The key point of the analysis can be summarized in two basic concepts: the definition of new systems not yet standardized and the combined energy production in order to meet different demands. In this analysis, the systems based on the solar concentration present wide margin of study. Such devices don’t have established standards from the specific system configuration point of view and as regards the basic components. In addition, although primarily designed for the electrical or thermal energy production, in a separate way, they have a high potential of combined energy capability. In the presented work a complete analysis of the concentration systems is provided. Considering both the electrical and the thermal energy production, we can talk of concentrating photovoltaic and thermal systems. Generally, the basic principle of these systems is to focus the solar radiation, by means of optical devices, on specific solar cells, the multi – junction ones, in order to increase the obtained energy and decrease the solar cell area. The sunlight concentration lead to an increase in the solar cell temperature, hence a right cooling is needed. By employing a cooling fluid it is possible to avoid electrical losses and simultaneously obtain thermal energy. The main aim of this work is the definition and theoretical – experimental modeling of such kind of systems in order to evaluate their energetic and economic performances. In particular, the work is not referred to a specific plant but, by means of different simulations, a parametric analysis has been conducted in order to understand the different variables influence on the system configuration. Hence, it was possible to adapt the system operating with different configurations and to assess the electrical and thermal potential depending on a specific application. A concentrating photovoltaic and thermal systems is principally composed of three parts, the optics that allows the sunlight concentration, the receiver, where the solar cells are placed and the tracking system. The solar cells chosen are triple junction solar cells, in particular the characteristics of Indium – Gallium phosphide, Gallium arsenide and Germanium (InGaP/GaAs/Ge) cells have been experimentally analyzed. The work evaluates the main parameters of a concentrating plant, such as the concentration factor which describes how many times the incident radiation has been amplified, the acceptance angle which affects on tracking and the configuration. This describes how the cells and the optics are arranged to each other. The concentration systems are described in each component, highlighting what is present in the literature. The analysis defines both the part to modeling and the employed tools in order to achieve an overall assessment of these systems. In this way, starting from the input, a procedure for the solar potential evaluation has been defined by means of the artificial neural networks. In particular, as these systems work only with the direct component of the solar radiation, two networks have been analyzed both for the global and direct radiation, employing a recombination process. The first network considers seven input parameters while the second one, for the direct radiation evaluation, exploits four input variables, including the cloudiness. These models have been trained, validated and tested exploiting data from national databases and experimental measures for different years. The neural networks designed have also been statistically compared with the main literature results in this field, reporting excellent performances. In order to evaluate the energetic performances of a concentration system, different models have been introduced. In particular, models for the electrical analysis, starting from the cells characteristics and the chosen configuration, have been defined. Moreover, the thermal analysis has been conducted, studying the cell temperature. Hence, the definition of a Random Forest model for the cell temperature predicting has been a key point of the analysis. The evaluation of the cell temperature under concentration, in fact, represents a problem which effects both the electrical and the thermal analysis. Hence, the realized Random Forest model, allows to solve different problems. As for the neural networks models, also for the Random Forest model the use of experimental data has been fundamental. Once known the cell temperature, different thermal model have been realized in order to evaluate the cooling fluid temperature. In particular, depending on the concentration level and the number of the cells, two different cooling circuit have been realized. The first one based on a point – focus configuration, while the second one based on a line – focus configuration. By means of graphic softwares, such as Catia and Solidworks, and implementing a numeric analysis in Ansys, the fluid temperatures in the different cooling circuits have been evaluated. The line focus configuration has shown the best performances both for the reached temperatures and the response time. The last modeling phase analyzed the system connection with a residential user. In particular, the use of a tank which would represent a thermal energy storage has also been evaluated. Moreover, different inefficiency analysis has been conducted in order to evaluate the energetic end economic performances of the concentration systems in different conditions. The experimental analysis represented a key point for all the realized model. It had a dual role, on one hand, it allowed to understand the influence of different variables, not theoretically evaluable. On another hand, it allowed to obtain a database of experimental measures, which have been fundamental for the different realized models, such as the neural networks and Random Forest. The experimental analysis starts with the development o a concentrating system at the University of Salerno. This plant presents a point – focus configuration with a Fresnel lens, as primary optics, a kaleidoscope as secondary optics, and a triple junction solar cell. This plant allowed to define an experimental procedure for the concentration factor evaluation. By changing the Fresnel lens height, it was possible to modify the concentration factor and to evaluate different cell parameter such as the open circuit voltage, the short circuit current, the efficiency, the fill factor and the series and shunt resistances. The maximum concentration factor reached has been of 310 suns, with a lens height of 24 cm. The experimental phase provided for the definition of a measurement equipment that, on the one hand, allowed the monitoring of the system performances, while on another hand it permitted to collect measures useful for the theoretical models. In particular, different thermo – resistances, a pyranometer, an acquisition system and a Source Meter Unit have been employed in order to monitor the electrical signals and for the cell characterization. The last phase of the experimental study allowed to design a new line focus system with a concentration factor of about 100 suns. The main results of the theoretical – experimental modeling, after the input analysis and the study of the system variables, show the electrical and thermal performance of the concentration systems defined. In particular, considering a residential user and exploiting a choice model, a point – focus system with 180 triple junction cells has been chosen. With this configuration, considering the electric national grid and a thermal energy storage, the system allows to meet the user energy demands. Another application example, for a residential user, led to define a line focus system with 500 triple junction solar cells. The experimental results, over the estimation of the concentration factor, have shown a maximum temperature for the solar cell of about 70°C. Hence, it allowed the parametric analysis of the cell temperature by means of the Random Forest model, which shows as, increasing the concentration factor, the system can be employed both for the winter heating and the summer cooling. Generally, for a domestic user in the South of Italy, the concentrating photovoltaic and thermal system allows an annual electric energy production of about 3000 kWh and an annual thermal energy production between 10000 and 13000 kWh. Taking into account of average energy demands and considering the system possibility of work with the electrical national grid and a tank, the concentrating systems represent a good solution for a residential user. Moreover, as shown by the analysis of the different configuration, the systems can meet the energy demand with a simple payback period between 8 and 11 years, considering some inefficiencies. Hence, the presented work shows the great potential of the concentration system in the combined energy production field. The theoretical and experimental analysis have been conducted focusing on the study of the different parameters influence. The main results are connected to the input prevision, the system operating analysis for both the electrical and the thermal part and the designing of different prototypes. The concentrating photovoltaic and thermal systems represent an interesting alternative solution which shows a high flexibility in the system configuration and which constitute a topic for further development, in particular for the definition of a standard plant. [edited by author] XV n.s. (XXIX) 2015 - 2016