Offerta formativa Dottorato Energia e Ambiente a.a. 2025/2026
PRACTICAL CFD: A STEP-BY-STEP GUIDE TO COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS WITH OPENFOAM (18 h - 3 CFU)
DOCENTI S. Siriano e A. Tassone
PERIODO DI EROGAZIONE Settembre/Ottobre 2026
LINGUA Italiano o Inglese (a seconda dei partecipanti)
MODALITA' In presenza (Sede di Palazzo Baleani)
DATE E ORARIO* • 29/09/26
• 01/10/26
• 06/10/26
• 08/10/26
• 13/10/26
• 15/10/26
DESCRIZIONE This course is designed for graduate (PhD) students who want to explore the fundamentals of Computational Fluid Dynamics (CFD) and the basic understanding of using a CFD code, specifically the OpenFOAM code. The purpose of this course is to provide an overview of how CFD works, starting from the system of partial differential equations that describe fluid dynamics, covering the discretization process, which transforms these equations into a system of algebraic equations, and concludes with their numerical resolution. The course includes a practical component where the presented concepts will be applied to develop a tool for simulating magnetohydrodynamic flow in a nuclear fusion reactor environment. The course comprises 18 hours with lectures conducted in Italian or English (depending on the audience) and study materials in English. The course will be conducted between September and October 2026.
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SIMULAZIONE NUMERICA DEI SISTEMI NUCLEARI (18 h - 3 CFU)
DOCENTI F. Giannetti, C. Ciurluini
PERIODO DI EROGAZIONE Luglio 2026
LINGUA italiano
MODALITA' In presenza presso Palazzo Baleani
DATE E ORARIO* Dal 6 al 9 luglio ore 9-13.30
DESCRIZIONE** Introduzione all’utilizzo dei codici di termoidraulica di sistema per applicazioni relative ai sistemi nucleari di nuova generazione. Svolgimento di una esercitazione volta all’utilizzo nel contesto della ricerca.
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SISTEMI DIGITALI PER LA TRANSIZIONE ENERGETICA DELL'AMBIENTE COSTRUITO (18 h - 3 CFU)
DOCENTI G. PIRAS; F. MANCINI; D. ASTIASO GARCIA; F. CUMO; A. VALLATI
PERIODO DI EROGAZIONE Giugno 2026
LINGUA ITA
MODALITA' erogato a distanza
DATE E ORARIO* docente data orario tematica
PIRAS 08.06.26 17:00 Advanced digital systems for the built environment #1a
MANCINI 15.06.26 10:00 Strumenti di simulazione energetica degli edifici
ASTIASO 22.06.26 09:30 Smart energy systems to increase renewable energy penetration at different scales
CUMO da definire da definire Advanced digital systems for the built environment #2
VALLATI da definire da definire Decarbonizzazione del sistema costruito
DESCRIZIONE Il corso è finalizzato a fornire i principali elementi per la realizzazione di un sistema di gestione/controllo digitalizzato di una rete energetica dove siano presenti sia sistemi di produzione di energia localizzati che una serie di carichi. Verranno quindi forniti gli elementi principali per poter realizzare una rete di monitoraggio puntuale dei carichi per poterli allineare il più possibile con i sistemi di produzione di energia rinnovabile e minimizzare quindi i sistemi di accumulo che renderebbero completamente autonomo il sistema. Verranno quindi esaminati sensori IOT, piattaforme di acquisizione dati e software per la gestione delle reti.
Modalità di accertamento finale: partecipazione ad almeno 70% dei seminari.
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APPLICAZIONI DI TELERILEVAMENTO A SUPPORTO DELLA GESTIONE DEGLI INCENDI BOSCHIVI REMOTE SENSING APPLICATIONS TO SUPPORT FOREST FIRE MANAGEMENT TO PRESERVE CRITICAL INFRASTRUCTURES.
DOCENTI Giovanni Laneve
PERIODO DI EROGAZIONE Settembre/Ottobre 2026
LINGUA Inglese (Italiano in assenza di stranieri)
MODALITA' mista
DATE E ORARIO* comunicazione diretta con i prenotati - da definire (corso di 15 ore)
DESCRIZIONE** 1. Breve introduzione sulla fisica del telerilevamento: indicatori di telerilevamento, effetto degli incendi sulla riflettanza spettrale della vegetazione, descrizione della Split Window Technique per la stima della temperatura superficiale. Esercizi: Software MODTRAN6.
2. Vincoli orbitali e requisiti di gestione del fuoco. Caratteristiche orbitali dei satelliti EO (elio-sincroni, geostazionari, costellazioni), Esercizi: Matlab Orbital Mechanics, GMAT.
3. Pre-elaborazione delle immagini, procedure automatizzate: sorgenti di immagini satellitari. Caratteristiche delle immagini (SEVIRI, MODIS, Sentinel 3, Sentinel-2, Landsat). Procedura automatizzata per scaricare, convertire e gestire immagini multispettrali. Esercizio: MATLAB, Python.
4. Applicazioni alla gestione degli incendi: generalità
5. Rilevamento hot-spot: applicazione ai satelliti geostazionari (MSG, GOES, ecc.) e LEO (MODIS, Sentinel-3). Esercizi: introduzione all'algoritmo SFIDE.
6. Indici di rischio di incendio: mappe di vulnerabilità, indici di rischio di incendio giornaliero, mappe di incendio prescritte. Esercizi: il Daily Fire Hazard Index;
7. Area bruciata: stima delle aree bruciate, gravità dei danni da incendio, effetti dell'erosione (modello RUSLE). Esercizi: procedura basata su Python per il rilevamento dell'area bruciata utilizzando Sentinel-2.
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1.Brief introduction on the physics of remote sensing: remote sensing indicators, effect of fires on the spectral reflectance of the vegetation, description of the Split Window Technique for the estimate of the surface temperature. Exercises: Software MODTRAN6.
2.Orbital constraints and fire management requirements. Orbital characteristics of EO (sun-sinchronism, geostationaries, constellations) satellites. Exercises: Matlab Orbital Mechanics, Gmat.
3.Pre-elaboration of images, automated procedures: sources of satellite images. Characteristics of the images (Seviri, Modis, Sentinel 3, Sentinel-2, Landsat). Automated procedure to download, convert and manage multispectral images. Exercises: Matlab, Python.
4. Fire management applications: Generalities
5. Hot-Spot detection: application to geostationary satellites (MSG, GOES, etc.) and LEO (Modis, Sentinel-3). Exercises: Introduction to the SFIDE Algorithm.
6. Fire risk indices: vulnerability maps, daily fire risk indices, prescribed fire maps. Exercises: the Daily Fire Hazard Index;
7. Burn area: estimate of burnt areas, severity of fire damage, cascading effects: soil erosion (RUSLE model). Exercises: Python-based procedure for detecting the burnt area using Sentinel-2.
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BIM, IOT E DIGITAL TWIN PER LA GESTIONE DIGITALE DEGLI ASSET EDILIZI - (3 CFU)
DOCENTI PIRAS; ROSSINI; MUZI
PERIODO DI EROGAZIONE settembre 2026
LINGUA ITA
MODALITA' erogato a distanza
DATE E ORARIO* da definire
DESCRIZIONE** Il corso mira a fornire competenze avanzate per la digitalizzazione e l’analisi degli asset edilizi attraverso l’uso combinato di BIM, IoT e AI, con l’obiettivo di porre le basi per la realizzazione di un Digital Twin. Il BIM sarà utilizzato per la rappresentazione digitale dell’edificio e per una prima valutazione delle sue caratteristiche, mentre le tecnologie IoT consentiranno l’acquisizione e il monitoraggio in tempo reale dei dati tramite sensori, raccogliendo informazioni su consumi energetici e parametri ambientali. L’IA verrà applicata per sviluppare sistemi di automazione e capacità previsionali delle prestazioni edilizie. Il percorso includerà l’analisi di casi studio relativi a edifici reali e progetti pilota, permettendo di comprendere l’implementazione integrata delle tecnologie e il funzionamento del Digital Twin, in grado di elaborare dati in tempo reale e valutare l’impatto sulle performance dell’ambiente costruito.
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CFDs FOR REACTIVE TURBULENT FLOWS (12 h - 2 CFU)
DOCENTI • Antonella Ingenito, Sapienza
• Gautam Choubey, National Institute of Technology Silchar
• Claudio Bruno, UCONN, Mechanical Engineering
PERIODO DI EROGAZIONE Luglio-Settembre 2026
LINGUA Inglese
MODALITA' online
DATE E ORARIO* da definire - 12 ore
DESCRIZIONE** Type of the topic: numerical simulation of reactive turbulent flows, covering theoretical and practical aspects through the use of commercial CFD software.
Outline of the course:
• Introduction to the Navier-Stokes Equations for incompressible and compressible fluids, Dimensionless Analysis of Equations;
• DNS applications and limitations for responsive turbulent flows;
• Introduction to RANS and LES approaches and turbulent transport equations;
• Classical Turbulence Models (k-epsilon, k-omega, etc.);
• Combustion Models;
• Application Exercises through Commercial Software;
• Analysis and interpretation of the results obtained from the simulations
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LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA): METODOLOGIA PER LA QUANTIFICAZIONE DEGLI IMPATTI AMBIENTALI DI UN PRODOTTO (12 H – 2 CFU)
DOCENTI Laura Pompei
PERIODO DI EROGAZIONE Ottobre 2026
LINGUA Italiano
MODALITA' da remoto al seguente Google Meet (https://meet.google.com/yxy-ijtj-dqd)
DATE E ORARIO* da definire ORE 14:30-17:30
DESCRIZIONE** Il corso è finalizzato a fornire i principali elementi di un’analisi LCA (Life Cycle Assessment) di un materiale e/o servizio. Saranno illustrati gli Embodied Carbon Performance ed il loro ruolo chiave nella quantificazione dell’impatto del prodotto nella sua durata di vita utile; verranno illustrati i diversi Environmental Product declarations (EPDs) che si possono elaborare in linea con le ISO vigenti (SO 14025, ISO 21930 ect). Infine, sarà presentata una panoramica della normativa europea inerente agli argomenti trattati e saranno accennati tools disponibili per analisi LCA.
Struttura del corso:
• 3 ore (14:30 17:30) – Introduzione ai fondamenti scientifici della LCA. Principi metodologici e caratteristiche di base del metodo.
• 3 ore (14:30 17:30) – Definizione degli Environmental Product declarations (EPDs) nell’approccio LCA
• 3 ore (14:30 17:30): Building-Scale Embodied Carbon Performance Requirements ed il loro Building Codes
• 3 ore (14:30 17:30): Le Normative del “Construction carbon” in Europa ed accenni sui tools disponibili
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MODELLING SOLAR RADIATION AND ENERGY CONVERSION IN PHOTOVOLTAIC SYSTEMS (12 h - 2 CFU)
DOCENTI Leonardo Micheli
PERIODO DI EROGAZIONE April 2026
LINGUA English
MODALITA' Online
DATE E ORARIO* • Wednesday 8th of April, 2026; 2PM-6PM: Solar Angles & Radiation Components
• Thursday 9th of April, 2026; 9AM-1PM: Photovoltaic Angles & Performance
• Friday 10th of April, 2026; 2PM-6PM: Radiation databases & solar spectrum
DESCRIZIONE This course introduces the physical principles of solar radiation and its conversion into electrical energy in photovoltaic systems. Geometric, spectral and atmospheric factors influencing irradiance on inclined surfaces, as well as methodologies for modelling plane-of-array irradiance, are presented. The photovoltaic energy conversion process is analyzed through physics-based models linking irradiance, temperature and loss mechanisms. Selected numerical tools, namely PVGIS and NREL’s SMARTS, are introduced.
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MODELLAZIONE E ANALISI DATI MEDIANTE TECNICHE MONTE CARLO (18 h - 3 CFU)
DOCENTI N. Burgio, M. Frullini, A. Santagata, M. Capogni
PERIODO DI EROGAZIONE Settembre 2026
LINGUA Inglese-Italiano
MODALITA' Ex-cathedra
DATE E ORARIO* 18 ore
DESCRIZIONE** A partire dalle nozioni base di statistica e calcolo delle probabilità, il corso introduce le simulazioni Monte Carlo per la modellazione e comprenderà una fase preparatoria e la fruizione di esercitazioni su concetti suddivisi in quattro aree: 1. Preparazione risorse di calcolo (2 ore). 2. Affidabilità di componenti e sistemi (4 ore). 3. Analisi delle incertezze (4 ore). 4. Trasporto nella materia da sorgenti di particelle e ioni a bassa energia (4 ore). 5. Trasporto nella materia da sorgenti di particelle e ioni ad alta energia (4 ore). Strumenti di calcolo: Matlab/Octave, FLUKA, GEANT4. Preliminare al corso un helpdesk per assistere I dottorandi nella richiesta di licenza FLUKA/GEANT4 al CERN e installazione su windows/linux.
modalità di accertamento finale: Frequenza per almeno l'80% delle lezioni
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PIANIFICAZIONE ENERGETICA E STRUMENTI DI MODELLAZIONE ENERGETICA (12h -2 CFU)
DOCENTI Lorenzo Mario Pastore, Daniele Groppi
PERIODO DI EROGAZIONE Maggio-Giugno 26
LINGUA Italiano
MODALITA' Ex-cathedra
DATE E ORARIO* Da definire
DESCRIZIONE** Obiettivi del corso:
Il corso ha l’obiettivo di fornire ai dottorandi una formazione avanzata e multidisciplinare sulla pianificazione energetica e sugli strumenti di modellazione energetica, con un’attenzione particolare ai sistemi ad alta penetrazione di fonti rinnovabili. La finalità è di fornire le conoscenze base dei principi della pianificazione energetica, dei diversi approcci alla modellazione energetica, con particolare attenzione alle differenze tra simulazione e ottimizzazione, e di alcuni strumenti opensource affermati in letteratura. Attraverso il corso, i dottorandi acquisiranno competenze nel processo di pianificazione energetica e capacità nella modellazione di sistemi energetici complessi multi-vettore. Il corso offre inoltre una introduzione agli strumenti di simulazione e ottimizzazione più utilizzati nella ricerca internazionale, fornendo le basi per una comprensione critica dei modelli e dei loro limiti, e competenze operative utili per la futura attività di ricerca dei dottorandi.
Programma delle attività:
Il corso si articola in quattro lezioni frontali da tre ore ciascuna, finalizzate a fornire una formazione avanzata sulla pianificazione dei sistemi energetici e sull’uso degli strumenti di modellazione più rilevanti per la transizione energetica. Verranno affrontati i principi della pianificazione energetica con particolare attenzione ai sistemi multi-vettore ad alta penetrazione di fonti rinnovabili, in linea con l’approccio degli Smart Energy Systems. Il corso introdurrà i principi della modellazione di sistemi energetici complessi, evidenziando le differenze nei diversi approcci, con particolare attenzione ai processi di simulazione per l’analisi di scenari e alle tecniche di ottimizzazione. Infine, il corso fornisce le conoscenze base teoriche e pratiche di software di modellazione energetica ampiamente utilizzati in letteratura.
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FLUSSI FLUIDI E TRASFERIMENTO DI CALORE MEDIANTE METODI LATTICE BOLTZMANN (18 h – 3 CFU)
DOCENTI Annunziata D’Orazio
PERIODO DI EROGAZIONE giugno-luglio 2026
LINGUA italiana
MODALITA' ex cathedra
DATE E ORARIO* Da definire
DESCRIZIONE** tipologia: riconducibile al progetto formativo
L'insegnamento fornisce un'introduzione ai modelli matematici di descrizione di flussi fluidi a partire dall'equazione di Boltzmann a confronto con la descrizione mediante le equazioni di Navier-Stokes. Verranno descritte le equazioni discretizzate su reticolo con i più usuali modelli di collisione. Saranno descritti i modelli termici più utilizzati e l'implementazione delle condizioni al contorno per il campo idrodinamico e il campo termico modalità di accertamento finale: frequenza per almeno il 75% delle lezioni.
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ADVANCES IN ENERGY CONVERSION FROM RENEWABLE SOURCES (30h – 5 CFU)
DOCENTI D. Borello, O. Palone
PERIODO DI EROGAZIONE April to October 2026
LINGUA Da definire
MODALITA' ex cathedra
DATE E ORARIO* Da definire
DESCRIZIONE The course aims to provide doctoral students with technical training on advanced energy conversion processes.
Title Lecturer Date
Membrane separation technologies and carbon utilization Prof. Fausto Gallucci
TU Eindhoven (NL) End of April 2026
Offshore wind and marine energy conversion Prof. Vincenzo Armenio
Università di Trieste (I) May 2026
Solar processes for power and chemicals production Prof. Giampaolo Minzolini
Politecnico di Milano (I) June 2026
Anaerobic Digestion, Biogas Purification and Use in Solid Oxide Fuel Cells Prof. Massimo Santarelli
Politecnico di Torino (I) July 2026
Bioelectricity and Hydrogen Production in Low-Temperature Fuel Cells Prof. Yannis Ieropoulos
University of Southampton (UK) September 2026
Numerical Methods for the Optimization of Energy Conversion Processes Prof. Joern Sesterhenn
University of Bayreuth (D) October 2026
SEMINARIO: ELEMENTI DI COMUNICAZIONE DELLA RICERCA SCIENTIFICA – SCRITTURA ABSTRACT (6h – 1CFU)
DOCENTI Cristina Mazzotta
PERIODO DI EROGAZIONE Marzo, Aprile, Maggio, 2026 da definire
LINGUA Italiana
MODALITA' Da remoto
DATE E ORARIO* Da definire
DESCRIZIONE Il corso ha una durata complessiva di 6 ore finalizzate allo sviluppo integrato delle competenze di comunicazione scritta, visiva e orale della ricerca scientifica. Il percorso accompagna i partecipanti dall’elaborazione del contenuto scientifico alla sua traduzione in strumenti di disseminazione efficaci per contesti accademici, congressuali e divulgativi. Le 6 ore sono frazionabili in lezioni di tre ore ciascuna che includono le esercitazioni e la realizzazione di elaborati intermedi. Durante la lezione ogni studente dovrà essere dotato di laptop personale con installato un editor (Word o simili) e Power Point. Per l’uso di quest’ultimo è richiesta una conoscenza di base nell’utilizzo del prodotto.
Obiettivi Formativi:
• Sviluppare capacità di sintesi e organizzazione logica del contenuto scientifico.
• Apprendere le tecniche di redazione di abstract e short CV orientati allo scopo.
• Progettare strumenti visivi per la comunicazione della ricerca.
• Realizzare materiali per conferenze: poster, slide e presentazioni animate.
• Tradurre risultati scientifici in forme comunicative accessibili a pubblici differenti.
• Acquisire competenze avanzate nell’uso di software di presentazione (PowerPoint) come strumento di progettazione comunicativa.
Articolazione Didattica (6 ore):
• Scrittura di un Compendio Scientifico
• Struttura e funzione dell’abstract per conferenze e articoli.
• Organizzazione logico-argomentativa (contesto, obiettivi, metodi, risultati, conclusioni).
• Costruzione dello short CV mirato.
• Introduzione al graphical abstract.
• Esercitazioni guidate di scrittura e revisione tra pari.
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HANDS ON MACHINE LEARNING FOR ENERGY APPLICATIONS (12h – 2CFU)
DOCENTI Valerio Francesco Barnabei
PERIODO DI EROGAZIONE Aprile-Maggio 2026
LINGUA Inglese
MODALITA' Da remoto
DATE E ORARIO* • Mercoledì 08/04/2026 – dalle ore 9:00 alle ore 12:00
• Mercoledì 15/04/2026 – dalle ore 9:00 alle ore 12:00
• Mercoledì 21/04/2026 – dalle ore 9:00 alle ore 12:00
• Mercoledì 29/04/2026 – dalle ore 9:00 alle ore 12:00
DESCRIZIONE Hands on Machine Learning for Energy Applications
This course introduces the fundamental concepts and techniques of machine learning with a focus on energy system applications. It covers the ML pipeline, model evaluation (train/test split, overfitting vs underfitting, cross-validation), and key algorithms including linear regression, decision trees, ensemble methods, and basic neural networks (forward pass, backpropagation, gradient descent).
Students learn essential data preparation methods (imputation, encoding), along with feature engineering and selection techniques such as mutual information, clustering (k-means, DBSCAN), and PCA. Time series analysis is also addressed, including trend, seasonality, autocorrelation, and lag-based modeling.
The course is grounded in practical energy-focused examples, including:
• Energy forecasting using regression and time series models
• Fault classification from sensor data
• Clustering for fleet management to support maintenance and benchmarking
• Anomaly detection with autoencoders for identifying abnormal system behavior
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OPTIMISATION METHODS AND MODELS FOR PLANNING (15h – 2.5CFU)
DOCENTI Felipe Feijoo
PERIODO DI EROGAZIONE May-June 26
LINGUA English
MODALITA' Ibrida
DATE E ORARIO* Da definire
DESCRIZIONE Obiettivi del corso:
The course will provide an introduction to optimisation problems construction and programming with different programming methods and solution techniques providing knowledge and understanding on important basic theoretical knowledge and also on specific breakthrough and advanced energy analysis and planning tools.
Programma delle attività:
The course will start with 3 theoretical sessions and 2 practical sessions focused on Python-Gurobi and the H2RES software. Indeed, in Session 1 and 2, the most used and useful programming and solution techniques will be investigated in order to understand pros and cons of each one of them so
as to be able to select the most beneficial in each case. Session 3 will focus on another important class of optimisation problems that are the multiobjective and stochastic ones opening new possibilities of analysis and research for all students attending the course. Session 4 and 5 will be the
most practical sessions focusing specifically on Python and the use of Gurobi as a solver thanks to its free license for academic use. In Session 5 specifically, the H2RES software will be studied and discussed in detail so as to provide the basic for further use of such powerful tool for every interested student.
The list of topics to cover include:
Session 1 Introduction to linear and integer programming:
This session introduces the foundations of
linear and integer programming as tools for
decision making and resource allocation.
Applications will be illustrated through
problems in energy systems, urban planning,
and architectural design, such as technology
selection, infrastructure sizing, and space
allocation.
Session 2 Solution techniques: Graphical approach,
Simplex method, Branching techniques:
This session presents the main techniques used
to solve optimization problems, from intuitive
graphical methods to the Simplex algorithm and
branching procedures for integer decisions.
Examples will be connected to energy planning,
building design, and city-scale investment and
layout problems.
Session 3 Multi objective and stochastic optimization:
This session explores how to address problems
with competing objectives and uncertainty. It
will focus on applications where trade offs
between cost, emissions, resilience, comfort,
and urban performance are central in energy,
architecture, and city design.
Session 4 Solving linear programs with Python- Gurobi.
This session provides a practical introduction to
implementing and solving optimization models
with Python and Gurobi. Participants will learn
how to translate real problems from energy
systems, buildings, and urban design into
computational models for analysis and decision
support.
Session 5 Practical examples with H2RES for energy
planning:
This session presents hands on examples using
H2RES for high resolution energy planning.
The discussion will highlight applications in
renewable integration, hydrogen systems, and
the interaction between energy infrastructure,
urban development, and the built environment.
More information will be published on PhD Energy and Environment e-learning website.