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1 Year 3 December 2011 Ansaldo Sistemi Industriali s Technology Matters Quarterly Newsletter for Customers and Community Members

2 CONTENTS INDICE INNOVATION A challenging, Fabio Luise Sviluppo di un motore high efficiency motor design ad alte prestazioni 02 An innovative project Massimo Steccanella Un progetto innovativo for Mucca Bagolina per la Mucca Bagolina 14 INTEGRITY ASI Photo Competition Elena Ercoli Concorso fotografico aziendale 16 Wassily Kandinsky Kaila Haines Wassily Kandinsky Hydro 2011 Agostino Valentini Hydro 2011 ASI: main sponsor of CASE 2011 Sergio Murgia ASI: sponsor principale di CASE 2011 Surprises and mysteries from India Miguel Pretelli Sorprese e misteri dell India Native Views: Vigevano Elena Ercoli Diario di Viaggio: Vigevano Brain challenge Keep training with... Giochi per la mente

3 Fabio Luise A challenging, high efficiency motor design CONTEXT The last decades evidence a steady demand for improved efficiency in energy conversion systems. Beyond the energy bill, fuel price and services fares daily increase, a general improved sensitivity and perception are also due to the actions of the United Nations and the European Community performed at global level. Thanks to the so called directive (1) and everyday TV news now we are all aware that a more or less energy efficient economy imply both financial and social impacts, that the non renewable sources are limited, polluting and directly responsible for climate changes, and that the struggling for fossil fuels control is somehow costing tears and blood. Furthermore the situation is going to be more severe in the future: the International Energy Agency (IEA) states that - even if with a lower pace than the pre-crisis estimations- the worldwide energy consumption will continue to increase. Consolidate increase figures are of 2% per year (a doubling every 35 years), with a growth of energy consumption by 5.5% per year in China (stable over the last 25 years) and a grow rate in Europe of about 1% (2). In this context the USA political position change towards the Kyoto agreements, the massive Chinese investments in renewable sources, or the rareearth material market revolution of the last two years (3) are only some major hints of a effectively changing situation. In a world scenario where the energy demand increases while the fossils reserves are shrinking the price of energy is bound to increase, thus the importance of energy saving and rational use of energy get more important every day. In the ambitious EU policy of defining a common strategy for smart, sustainable and inclusive growth in the direction of economic growth and job creation (3), one of the 20 of the abovementioned directive looks forward to the cut of the energy consumption by a fifth with energy saving actions. In fact energy efficiency is the most cost-effective and fastest way to increase security of supply, and energy savings free up financial resources that can be reinvested elsewhere in the economy and can help alleviate public budgets that are under strain (4). Clearly the electromechanical conversion plays a primary role in the industrial energetic scenario, both in the case of electric to mechanical energy conversion (motoring opera- INNOVATION tion), and in the case of mechanical to electrical energy conversion (electric power generation). Looking forward to the present and future need for conversion efficiency and variable speed requirements in the high speed ranges, ASI started a research project to develop a so called high performance machine for direct drive of special turbomachinery. A quota of special turbomachinery applications represents a market potential since using systems running 24/7 (in particular when employing induction motors with multiplication gearboxes): they would greatly benefit by an increase of one or more efficiency points. Target applications could be in the oil & gas industry, with pipelines, gas distillation processes, air blowers and turboexpanders, that operates in the power range of kw with speed in the field of thousands rpm. (1 2004/8/EC, 2006/32/EC,COM ) (2 IUSES, Energy Efficiency in Industry, student handbook, Oct. 2010) (3 The Gold Report: the great rare earth metals reset, Oct. 2011) (4 Directive of the European Parliament and of the Council, COM Final) PROJECT TECHNICAL TARGETS DEFINITION In this project ASI decided to target the higher electromechanical conversion efficiency, but clearly added its knowledge of specific oil & gas market needs to introduce severe reliability constraints. Moreover, since there are different electric motors applications in similar power and speed ranges which may need high dynamic requirements and elevated transient overload capability, every single one of these requests has been taken into account in what became a true high performance motor target. For these reasons the machine data have been selected in order to define the boundary of a region of application more than a single, well defined steady operating point; within this boundary a set of central representative data are taken as rated values; the peak, maximum and central values are reported in Tab.1. Peak operation is meant as a short-time overload, while the maximum operating condition can be sustained depending on the cooling system effectiveness. The efficiency is meant as motor terminals to shaft power ratio, and the motor has to withstand wide mechanical and RATED, MAXIMUM AND PEAK MACHINE DATA. (TAB. 1) Rated Maximum Peak Speed rpm Torque Nm Power kw Efficiency % Sviluppo di un motore ad alte prestazioni CONTESTO Gli ultimi decenni mostrano un costante incremento nella domanda di miglioramento dell efficienza dei sistemi di conversione dell'energia. Oltre all aumento giornaliero della bolletta energetica, del prezzo del carburante e delle tariffe dei servizi, un incremento nella sensibilità e consapevolezza generali è anche associato alle azioni attuate a livello mondiale dalle Nazioni Unite e dalla Comunità Europea. Grazie alla cosiddetta direttiva (1) ed alle notizie televisive quotidiane siamo tutti consapevoli che un economia energetica più o meno efficiente ha un impatto sia finanziario sia sociale, che le fonti non rinnovabili sono limitate, inquinanti e direttamente responsabili dei cambiamenti climatici, e che la lotta per il controllo dei carburanti fossili sta in qualche modo costando lacrime e sangue. Per di più la situazione sarà più grave nel futuro: l Agenzia Internazionale per l Energia (AIE) afferma che, anche se con un passo più lento rispetto alle previsioni pre-crisi, il consumo mondiale di energia continuerà ad aumentare. Le cifre consolidate di aumento sono del 2% all anno (un raddoppio ogni 35 anni), con una crescita di consumo di energia del 5.5% all anno in Cina (stabile negli ultimi 25 anni) e un tasso di crescita in Europa dell'1% circa (2). In questo contesto la posizione politica degli USA verso gli accordi di Kyoto, i massicci investimenti cinesi nelle fonti rinnovabili, o la rivoluzione del mercato delle terre rare degli ultimi due anni (3) sono solo alcuni aspetti di una situazione che presenta cambiamenti molto reali ed attuali. In uno scenario mondiale dove il fabbisogno energetico aumenta e le riserve fossili si stanno contraendo, il prezzo dell'energia è destinato ad aumentare: di conseguenza il risparmio energetico e l uso razionale dell energia diventano più importanti ogni giorno che passa. Nell ambiziosa politica UE di definizione di una strategia comune per la crescita intelligente e sostenibile verso una crescita economica e una creazione di posti di lavoro (3), uno dei 20 della suddetta direttiva guarda al taglio di un quinto dei consumi con azioni di risparmio energetico. In effetti, il rendimento energetico è il modo più conveniente e più rapido di aumentare la sicurezza degli approvvigionamenti e i risparmi energetici liberano disponibilità finanziarie che possono essere reinvestite altrove e possono aiutare ad alleviare i budget pubblici che sono sotto tensione (4). Chiaramente la conversione elettromeccanica dell'energia gioca un ruolo primario nello scenario industriale, sia nel caso di conversione da elettrica a meccanica (funzionamento motore), sia nel caso di conversione da energia meccanica a elettrica (generazione di energia elettrica). Guardando ai bisogni presenti e futuri dei requisiti di efficienza di conversione nelle gamme ad alta velocità, ASI ha avviato un progetto di ricerca per sviluppare una cosiddetta macchina ad alte prestazioni per accoppiamento diretto a turbomacchine speciali. 2 3

4 Fabio Luise thermal fatigue stress in order to endure cyclic and overload operation; moreover the rotor should behave in a subcritical way in the whole speed range with an appropriate separation margin with respect to the 1st bending critical speed. A machine with such qualities is technically extremely challenging, to the point that its characteristics sound quite impossible to motor designers: due to materials physical properties and technology limits it simply does not exist in an industrial form. First of all the preliminary analysis evidenced that to reach rotordynamic stability in the whole speed range the rotor suspension has to be performed by means of active magnetic bearings, that is, with standard passive bearings such a rotor would intersect the first bending mode in the speed range and would destroy. So this is the first time ASI internally face the design of a magnetically levitated rotor; but in general to give every single design requirement a positive answer a new and specific design approach has been necessary: for once ASI wanted to explore the extreme technical limits, thus organized consequently the design effort on a base concept radically different from all the known architectures and developed adequate high-end calculation techniques. BASE IDEA ASI decided to bet on a core technology based on a permanent magnet, radial flux, slotless stator with a rotor magnetized according to an Halbach array, supplied by a multilevel cascade converter. Thus the stator has no teeth, the winding is simply distributed on a cylindrical yoke and the rotor is essentially a composition of magnets with sequentially magnetized angles retained by a high tensile strength sleeve, and the power converter uses several cascade cells. The technology is not completely new: somehow there are common points with certain high speed flywheel energy storage systems, but set down to the industrial reality and related sizes. In this case the Halbach magnetization (originally developed and adopted in particle physics applications) is adopted for several reasons, the main being the characteristic of allowing a deep airgap flux injection with limited inter-pole flux leakage. These basic choices are based on the feeling that a combination a of a low amplitude armature reaction combined with a quasi-sinusoidal excitation field lead to a smooth magnetic interaction at the airgap, allowing for contained rotor eddy current phenomena even in the dimensions under focus, and allowing high transient overload capability too. The easiest way to cool a high speed rotor is by means of forced air convection (hydrogen would have been more effective, but expensive since difficult to be kept sealed with magnetic levitation). Since the fluid friction even in the preferred slightly sub-sonic condition- represent an important loss quota, to cool the rotor with an axial air flow inside a diminished pressure chamber minimizes the friction losses too. With a contained air flow also the auxiliary fans power consumption gets positively minimized. Thus to keep the rotor losses (and temperature) as low as possible by means of the abovementioned electromagnetic architecture, is deemed as paramount to the aim of getting such a system efficiency, reliability and dynamic stability. The stator cooling is provided by forced fluid circulation, while the rotor cooling is provided by a forced air symmetrical flow (open loop). The rotor magnets are made of samarium cobalt and the centrifugal retention is provided by a carbon fibre composite sleeve. The magnetic bearings are three (2 radial + 1 thrust), and provide rotor levitation and axial reaction to the directly coupled extremity impeller, see Fig.1. It is well known that the slotless concept cannot be as power (or torque) dense as a standard permanent magnet motor: its positive features are not related to Fig. 1 - Motor active parts section and free-air Halbach array magnetic flux lines pattern. Fig. 2 - Sezione parti attive motore e modello linee flusso magnetico serie Halbach ad aria libera. an exceptional compactness, but to the limited losses amount, to their unique distribution and small reactance. In this sense, it always represent a relaxed, comparatively expensive and precious machine (the axial length is little more than one meter). Among the selected machine topology qualities there is the absence of cogging torque and a low phase inductance value. Since the subtransient reactance is proportional to the inductance, such a characteristic is desirable because Una quota delle applicazioni delle macchine elettriche accoppiate a tali turbomacchine speciali rappresenta un potenziale di mercato interessante in quanto si tratta di applicazioni funzionanti 24 ore su 24, in particolare quando la soluzione esistente impiega motori a induzione a bassa velocità e ingranaggi moltiplicatori. Con la soluzione ASI tali macchinari beneficerebbero di un aumento di rendimento. Le applicazioni di riferimento potrebbero essere nel settore dell Oil&Gas: pipeline, processi di distillazione gas, soffianti aria e espansori turbo in un intervallo di potenza di kw con velocità di migliaia rpm. DEFINIZIONE OBIETTIVI TECNICI DEL PROGETTO In questo progetto ASI ha deciso di mirare alla più alta efficienza di conversione elettromeccanica, aggiungendo però vincoli di affidabilità derivati dalla sua conoscenza del mercato Oil & Gas. Poiché esistono diverse applicazioni di motori elettrici con gamme di potenza e velocità simili che possono aver bisogno di elevati requisiti dinamici e di un alta capacità di sovraccarico transitorio, questi requisiti addizionali sono stati tenuti in considerazione nello studio del motore ad alte prestazioni. Per questi motivi i dati delle macchine sono stati selezionati allo scopo di definire il confine di applicazione più che non un singolo punto di lavoro costante ben definito. Entro questo confine una serie di dati rappresentativi sono presi come valori nominali; i valori di picco, massimo e centrale sono riportati nella Tab. 1. DATO NOMINALE, MASSIMO E DI PICCO DELLA MACCHINA. (TAB.1) Nominale Massimo Di picco Velocità rpm Coppia Nm Potenza kw Efficienza % Il funzionamento di picco è inteso come sovraccarico nel breve periodo, mentre la condizione di massimo funzionamento può essere anche sostenuta per lunghi periodi, a seconda dell efficacia del sistema di raffreddamento. Il rendimento è inteso come rapporto tra la potenza ai terminali motore e quella all albero. Il motore deve sostenere un'ampia sollecitazione di fatica meccanica e termica per sopportare il funzionamento ciclico e di sovraccarico; inoltre il rotore deve comportarsi in modo subcritico nell intero intervallo di velocità con un margine di separazione appropriato rispetto alla 1ª velocità critica di flessione. Una macchina con tali qualità è tecnicamente assai sfidante, al punto che le sue caratteristiche suonano piuttosto impossibili ai progettisti di motori: a causa delle proprietà fisiche dei materiali e dei limiti tecnologici, essa semplicemente non esiste in forma industriale. Prima di tutto l analisi preliminare ha evidenziato che, per raggiungere la stabilità rotodinamica nell intero intervallo di velocità, deve essere utilizzata la sospensione del rotore per mezzo di cuscinetti magnetici attivi. Infatti con cuscinetti standard passivi tale rotore incrocerebbe la prima modalità critica di flessione nell'intervallo di velocità di lavoro e si distruggerebbe. Questa è la prima volta che ASI affronta internamente il progetto di un rotore a levitazione magnetica; per dare a ognuno dei singoli requisiti di progetto una risposta positiva, è stato necessario un approccio alla progettazione specifico e non standard: per una volta ASI ha voluto esplorare i limiti tecnici estremi organizzando di conseguenza lo sforzo progettuale su un concetto base radicalmente differente da tutte le architetture note e sviluppando adeguate tecniche di calcolo. IDEA BASE ASI ha deciso di scommettere su una architettura a flusso radiale incentrata su di uno statore slotless (senza cave) e con un rotore magnetizzato secondo l array Halbach, fornito da un convertitore a cascata multilivello. In tal modo lo statore non ha cave, l avvolgimento è distribuito semplicemente su una forcella cilindrica, il rotore è fondamentalmente una composizione di magneti con angoli magnetizzati in opportuna sequenza, ritenuti da una camicia ad alta resistenza meccanica, ed il convertitore di potenza usa diverse celle elementari in cascata. Le singole tecnologie non sono nuove: vi sono alcuni punti in comune con taluni sistemi cinetici di immagazzinamento dell'energia, ma portati dal laboratorio alla realtà industriale e alle relative dimensioni. In questo caso la magnetizzazione Halbach (originariamente sviluppata ed impiegata per applicazioni nella fisica delle particelle) è adottata per diversi motivi, tra questi il principale è la peculiare caratteristica di consentire una iniezione di flusso in un traferro profondo con una dispersione di flusso contenuta. Queste scelte fondamentali sono basate sulla intuizione che la combinazione di una reazione dell armatura di bassa ampiezza con un campo di eccitazione quasi sinusoidale conduca a una interazione magnetica dolce nel traferro, consentendo fenomeni contenuti di correnti parassite anche nelle dimensioni sotto esame, e permettendo anche un elevata capacità di sovraccarico transitorio. Il modo più facile di raffreddare un rotore ad alta velocità è per mezzo di aria forzata (l idrogeno sarebbe stato più efficace, ma anche costoso essendo difficile da tenere sigillato con la levitazione magnetica). Poiché l attrito del fluido anche nella condizione preferita che è appena sub-sonica - rappresenta un'importante quota di perdita, raffreddare il rotore con un flusso d'aria assiale in una camera a pressione ridotta riduce le perdite per frizione con l aria. Con un flusso d'aria contenuto anche il consumo di potenza delle ventole ausiliarie viene notevolmente ridotto. Quindi mantenere basse le perdite del rotore (e la sua temperatura) per mezzo della suddetta architettura elettromagnetica è considerato fondamentale allo scopo di perseguire il rendimento, l affidabilità e la stabilità dinamica cercate. INNOVATION 4 5

5 Fabio Luise it allows a meaningful overload capability with limited demagnetisation issues, to withstand sudden and heavy torque variations without pole-slipping issues, and because the machine could be used in a generation application connected to a convenient multiphase, uncontrolled diode rectification system without serious voltage drop phenomena. ASI is currently manufacturing a machine prototype: at present the efficiency focus on the special electromechanic part, while reserving a better insight on the power electronics for the moment in which both the true performance and the motor potentials will be more defined. This means that the prototype rated voltage is 690V and the power supplier will be a converter based on off-the-shelf components, but on the other hand a special multilevel power converter is currently being defined. The future converter will allow an overall conversion chain efficiency increase, and due to the much cleaner waveforms it will also avoid the adoption of bulky and expensive sinusoidal filters (that will be used only in the prototype qualification process). GENETIC DESIGN TECHNIQUES The challenges related to the selected motor configuration are several and involve both the adoption of new materials and a strong need for innovative computation techniques. The materials introduced (such as sintered ceramics, carbon compounds composites) and the technical solutions found (such as the litz wire winding retention, the magnetic circuit fluid cooling) have been developed and tested in ASI facilities or qualified for the singular use together with specialised suppliers. On the numerical analysis front, for the very first time a full stochastic algorithms optimization technique has been adopted. The main design target is the losses containment: since there is no detail knowledge on the slotless Halbach configuration, the domain variables are numerous and because the optimum physical properties exploitation needs the electromagnetic, structural, thermo-fluidic and rotordynamic analyses to be performed in close iteration, the only reasonable calculation approach is by stochastic design. The losses phenomena to be evaluated are: air friction, copper losses, magnetic circuit losses, bearings losses, air cooling power adsorption, rotor and stator structures induced eddy currents losses, PWM-distorted voltage supply waveforms impact. For this reason ASI developed a special, integrated multi-physics software tool -Daphne3- that allows to define a one-to-one input-output correlation (when existing) between the multi-dimensional spaces of the design variables and of the motor performance. The computational core is hybrid between analytical and 2D finite element and involves interaction of various software packages; among other features it took into account for the phenomena listed in the central rectangular of Fig.2. In general a multi-objective optimization process requires defining the design variables (i.e. the set of Fig. 2 - Design logic process. Fig. 2 - Processo logico di progetto. quantities from the space of the variables whose values are allowed to vary throughout the process), the constraints (i.e. a set of equalities or inequalities which need to be satisfied for the design to be feasible or acceptable) and the objective functions to be minimized or maximized. Apart from a starting blind phase (the so called design of experiment, DOE) in which the variables are randomly picked, the optimiser provides for the weighted launch of every new set of calculations (generation) using the trends and gradients established on the basis of the previous generations performance achieved. Each individual (a single evaluated configuration) whose performance is overtaken by a younger one, it is simply dismissed but the relative variables gradient is kept into memory. In this way while the generations are renewed the performance evolve towards the given objective and the single variables move towards the optimum design set. In particular this multi-objective (MO) optimization has been developed with a genetic algorithm (GA) approach, that numerically mimics the process of natural evolution. During the process the input variables are changed on the base of the three main GA operators mutation, crossover and selection in order to optimise the fitness functions -here the simultaneous minimization of total losses and cost-. In this case the materials properties have been fixed together with the power Il raffreddamento dello statore è garantito mediante fluido a circolazione forzata, mentre il raffreddamento del rotore è garantito da un flusso simmetrico ad aria forzata (circuito aperto). I magneti del rotore sono in samario-cobalto e la ritenzione centrifuga è fornita da una camicia composita in fibra di carbonio. I cuscinetti magnetici sono tre (2 radiali + 1 reggispinta), e forniscono la levitazione del rotore e la reazione assiale alla girante accoppiata direttamente alla estremità, vedere Fig. 1. È ben noto che una struttura slotless (non superconduttiva) non può essere densa in potenza (o coppia) quanto un motore standard a magneti permanenti: le sue caratteristiche positive sono correlate non già a una compattezza eccezionale, ma alla quantità limitata di perdite, alla loro distribuzione esclusiva e alla modesta reattanza. In questo senso, essa rappresenta sempre una macchina rilassata, relativamente costosa (la lunghezza assiale è di poco superiore ad un metro). Fra le qualità della struttura selezionata c'è l assenza di coppia d impuntamento e un valore di induttanza fase particolarmente basso. Poiché la reazione subtransitoria è dominata dalla reattanza principale, la bassa induttanza di fase è desiderabile perché consente una significativa capacità di sovraccarico comunque realizzando un modesto impatto smagnetizzante, e quindi consente di resistere a improvvise e pesanti variazioni di coppia senza problemi di perdita di passo. Inoltre quando collegata a un opportuno sistema di rettifica multifase a diodi (non controllati) permette l utilizzo in sistemi di generazione senza soffrire di importanti fenomeni di caduta di tensione. ASI sta attualmente fabbricando un prototipo di macchina con le caratteristiche elencate: per adesso l attenzione sul rendimento si concentra sulla speciale parte elettromeccanica, riservando un attenzione particolare all elettronica di potenza per il momento in cui le reali prestazioni e le potenzialità del motore saranno più definite. La tensione nominale del prototipo è di 690 V e in questa prima fase l'alimentatore sarà un convertitore attrezzo basato sui componenti presenti sul mercato, mentre nel contempo è in fase di definizione un convertitore di potenza multilivello. Il futuro convertitore consentirà un aumento dell efficienza complessiva della catena di conversione, e, grazie alle forme d'onda molto più pulite, esso eviterà anche l adozione di filtri sinusoidali ingombranti e costosi (che saranno usati solo nel processo di qualifica del prototipo con il convertitore attrezzo). PROGETTAZIONE CON TECNICHE GENETICHE Le sfide relative alla configurazione del motore scelto sono diverse e riguardano sia l adozione di nuovi materiali sia l utilizzo di tecniche di calcolo innovative. I materiali introdotti (come ceramiche sinterizzate, composti del carbonio) e le soluzioni tecniche trovate (quali la ritenzione di avvolgimento in filo litz, il raffreddamento a fluido circuito magnetico) sono stati sviluppati e collaudati in strutture ASI (laboratorio) o qualificati per l impiego insieme ai fornitori specializzati. Sul fronte dell analisi numerica, per la prima volta è stata adottata la progettazione basata su ottimizzazione stocastica multiobiettivo. Gli obiettivi principali del progetto sono il contenimento delle perdite e dei costi, e non è disponibile know-how di dettaglio sulla configurazione slotless Halbach: le variabili di dominio sono numerose e le loro variazioni hanno effetti impredicibili. La combinazione e lo sfruttamento ottimale delle proprietà fisiche dei materiali necessita che le analisi elettromagnetica, strutturale, termica e rotodinamica siano eseguite in sequenza: per questi motivi l unico approccio di calcolo giudicato come ragionevole è quello stocastico. Le perdite da valutare sono: attrito con l aria, perdite del rame, perdite del circuito magnetico, perdite dei cuscinetti, assorbimento di potenza del raffreddamento dell'aria, perdite delle correnti parassite indotte dalle strutture di rotore e statore, l impatto forme d'onda alimentazione tensione distorte da PWM. Dati questi presupposti ASI ha sviluppato uno strumento software dedicato che integra le necessarie analisi multi disciplinari (Daphne3), esso consente di definire una correlazione ingresso-uscita uno a uno (quando esistente) tra gli spazi multi-dimensionali delle variabili di progetto e delle prestazioni della macchina. Il nucleo computazionale è un ibrido tra calcolo analitico ed elementi finiti bidimensionali e utilizza l interazione di vari pacchetti software. Tra le altre caratteristiche, Daphne3 tiene in conto dei fenomeni elencati nel rettangolo centrale della Fig. 2. In generale un processo di ottimizzazione multi-obiettivo richiede la definizione delle variabili di progetto (cioè la serie di quantità tratte dallo spazio delle variabili i cui valori possono variare in tutto il processo), dei vincoli (cioè una serie di uguaglianze e disuguaglianze che devono essere soddisfatte perché il progetto sia fattibile o accettabile) e delle funzioni obiettivo da minimizzare o massimizzare. Oltre a generare la fase cieca (il cosiddetto progetto di primo tentativo -DOE- in cui alle variabili sono assegnati casualmente valori del dominio), l ottimizzatore provvede al lancio ponderato di ogni nuova serie di calcoli (generazione) usando le tendenze e i gradienti stabiliti sulla base delle prestazioni conseguite con le generazioni precedenti. Ogni individuo (ovvero ogni singola configurazione valutata) la cui prestazione viene sorpassata da uno più giovane, viene semplicemente scartato, ma il relativo gradiente delle variabili viene tenuto in memoria. In questo modo mentre le generazioni sono rinnovate, la prestazione evolve verso il dato obiettivo e le singole variabili si spostano verso la serie ottimale di progetto. In particolare questa ottimizzazione multi-obiettivo (MO) è stata sviluppata tramite algoritmi genetici (GA), che imitano numericamente il processo di selezione naturale. Durante il processo, le variabili di ingresso vengono cambiate sulla base dei tre prin- INNOVATION 6 7

6 Fabio Luise supply characteristics, and a dozen of parameters (mainly of geometrical nature) have been selected out of the space of variables (their selection being based on previous, hand made analyses); these key variables are equivalent to the genomes in chromosomes. The multi-objective genetic algorithm (MOGA) optimization has been chosen because some of the objectives were expected to be in general contrast and some of the variables allow discrete variation. The plot of the individuals onto a Cartesian graph with the two objectives on the two axes shows that the optimum designs tend to the Pareto frontier. The Pareto frontier is the set of best fitting individuals, that are the ones whose genomes cannot be singularly varied without causing a decrease of other fitness levels; in this case it is formed by the set of motors whose cost decrease would imply a power loss increase and vice versa, see Fig.3. Since the variables and performance spaces have several dimensions, the output data analysis is not trivial Fig. 3 - bubble chart of the two objectives. Are also reported the design number (bubble colour, from blue to red the evolution from the beginning to the end of the optimization) and the maximum windings temperature (bubble diameter). Fig. 3 - Diagramma a bolle dei due obiettivi. Sono anche riportati il numero di progetto (colore bolla, da azzurro a rosso l evoluzione dall inizio alla fine dell ottimizzazione) e la massima temperatura avvolgimenti (diametro bolla). and requires smart display and filtering tools; for example in Fig.3 the designs are divided into two regions from a constraint of minimum acceptable efficiency equal to 98.2%, while the bubble diameter represent designs with a high winding temperature -which have been naturally penalized during the evolutionary process in order to promote the more cool and efficient designs. Fig. 4 - Example of evolution of a geometric variable during the optimization process. Fig. 4 - Esempio di evoluzione di una variabile geometrica durante il processo di ottimizzazione. Fig. 5 - The parallel coordinates web links the variables and objectives of each Pareto frontier design. Fig. 5 - La rete delle coordinate parallele collega le variabili e gli obiettivi di ogni progetto frontiera Pareto. When analysing the history plot of the single variables it is possible to appreciate their randomly scattered evolution reported in Fig.4, that is characterized by an asymptotic trend only for the objectives. To select the right design to be manufactured, ASI designers had to choose the most suitable geometry between dozens of designs belonging to the Pareto frontier. To simplify this task the parallel coordinates chart represents each optimum design by means of a web of segments connecting the value of the variables and objectives, see Fig.5. In this environment the designers can apply additional thresholds and study how the ranges of the most important variables of the project get simplified and shrunk. For example just limiting the minimum efficiency to 98.2% or the maximum windings temperature to 130 C, a large number of designs (>80%) become unfeasible and disappears, simplifying the se- cipali operatori GA mutazione, incrocio e selezione per ottimizzare le funzioni di idoneità, qui rappresentate dalla minimizzazione simultanea delle perdite e del costi. In questo caso le proprietà dei materiali sono state fissate così come le caratteristiche dell alimentazione, mentre una dozzina di parametri (principalmente di natura geometrica) è stata selezionata dallo spazio delle variabili (la loro scelta basata su analisi numeriche preliminari); queste variabili chiave sono equivalenti ai genomi nei cromosomi. L ottimizzazione con algoritmi genetici multi-obiettivo (MOGA) è stata selezionata perché si supponeva che alcuni degli obiettivi fossero in contrasto e alcune delle variabili ammettessero una variazione discreta. Il diagramma degli individui trovati su di un grafico cartesiano avente i due obiettivi sui due assi mostra che i progetti ottimali tendono alla frontiera di Pareto. La frontiera Pareto è la serie degli individui migliori, cioè quelli i cui genomi non possono essere variati singolarmente senza causare una diminuzione di altri livelli di idoneità. In questo caso essa è formata dalla serie di motori la cui riduzione del costo implicherebbe un aumento della potenza persa e viceversa, vedere Fig. 3. Poiché gli spazi delle variabili e delle prestazioni hanno molteplici dimensioni, l analisi dei dati di uscita non è banale e richiede una visualizzazione astuta e adeguati strumenti di filtraggio. Un esempio è riportato nella Fig. 3; i progetti sono divisi in due regioni da un vincolo di minima efficienza accettabile pari al 98.2%, mentre il diametro della bolla rappresenta progetti con un alta temperatura degli avvolgimenti, i quali sono stati naturalmente penalizzati durante il processo evolutivo per promuovere i progetti migliori e più efficienti. Quando si analizza il tracciato cronologico delle singole variabili è possibile apprezzare la loro distribuzione casuale, riportata nella Fig. 4, che è caratterizzata da una evoluzione asintotica solo per le variabili obiettivo. Per selezionare il migliore progetto da realizzare, i progettisti ASI hanno dovuto scegliere la configurazione più appropriata tra dozzine di progetti appartenenti alla frontiera di Pareto. Uno degli strumenti adottati per semplificare questo compito è il diagramma delle coordinate parallele, che rappresenta ogni progetto ottimale per mezzo di una rete di segmenti che collegano il valore delle variabili e gli obiettivi, vedere Fig. 5. In questo ambiente i progettisti possono applicare soglie ulteriori e studiare come gli intervalli delle variabili più importanti del progetto si semplificano e riducono. Per esempio, limitando semplicemente la minima efficienza al 98.2% o la massima temperatura degli avvolgimenti a 130 C, un gran numero di progetti (>80%) diventa impraticabile e scompare, limitando l ambito della scelta; infine il progetto selezionato può assomigliare alla linea azzurra tratteggiata nella Fig. 5. Il processo numerico descritto in realtà è abbastanza complesso e la fase di sviluppo di Daphne3 ha richiesto circa cinque mesi, più un paio di mesi per la correzione errori e la taratura finale. Se la configurazione è considerata fattibile, Daphne3 ha bisogno di circa quattro ore su una cpu veloce per correlare una serie di variabili a un individuo con tutte le sue prestazioni. Per ridurre il più possibile il tempo di riproduzione generazioni, ASI ha usato la potenza di calcolo di varie cpu in parallelo e per raggiungere la soluzione ottimale selezionata sono stati generati circa settecento individui, mentre solo quattrocento hanno raggiunto lo screening della performance. ROTORE A LEVITAZIONE MAGNETICA Per raggiungere i valori obiettivo di potenza e velocità in un tale rotore -relativamente lungo- i cuscinetti magnetici attivi (AMB) sono necessari per consentire un comportamento rotodinamico subcritico nell intero intervallo di velocità. In generale la densità volumetrica di coppia per l architettura slotless Halbach non è alta, e il diametro di rotore è limitato per non oltrepassare i limiti strutturali dei materiali e per tenere la velocità periferica subsonica. Con questa soluzione il rotore in moto non tocca mai le superfici circostanti: la costruzione risulta completamente priva di olio e non ha nessuna parte soggetta a usura, raggiungendo la massima efficienza e affidabilità, introducendo inoltre la possibilità di correggere lo sbilanciamento residuo del rotore o deformazioni termiche inattese. Sono infine naturalmente implementate anche importanti funzioni di monitoraggio e diagnostica rotorica on line. Il nucleo di calcolo Daphne3 tiene conto delle dimensioni fattibili delle giranti condotte, delle proprietà inerziali, del centro della massa e dei carichi di spinta. I vincoli di spostamento assiale facevano sì che il cuscinetto magnetico attivo (AMB) reggispinta fosse posto preferibilmente sul lato trasmissione, tra i due AMB radiali. Questa scelta consente un controllo più stretto della posizione della girante e un comportamento subcritico stabile, con un appropriato margine di separazione rispetto alla 1ª velocità critica di flessione anteriore. Le modalità di rotazione inverse non devono essere tenute in conto con gli AMB; le due modalità rigide (modalità cilindrica e conica) sono poste sotto l'intervallo di velocità di interesse, vedere Fig. 6. Nella peggiore condizione di squilibrio dinamico la risposta mostra un ampiezza di spostamento sotto la soglia delle regole API: L ampiezza dello spostamento radiale ammessa è pari al 20% del gioco dei cuscinetti di emergenza (di tipo touch down ) nella condizione di carico massimo. Una possibile evoluzione futura potrebbe interessare le applicazioni dei motori con obiettivi di rendimento inferiore, e guarda all adozione di cuscinetti ceramici ad alta precisione invece di cuscinetti magnetici attivi. Questa soluzione consentirebbe un comportamento rotodinamico subcritico solo per rotori più corti e meno potenti, ciononostante sarebbe interessante per via dei costi di sistema molto inferiori; i dati raccolti finora confermano la fattibilità generale di tale soluzione. INNOVATION 8 9

7 Fabio Luise lection; finally the design selected looks something like the scattered blue line in Fig.5. The described numerical process is quite complex and Daphne3 software development phase required about five months, plus a couple of months for debugging and final tuning. If the configuration is deemed feasible, Daphne3 needs about four hours to correlate a set of variables to an individual with all its performance. To cut as much as possible the generations breed time ASI used the computation power of several cpu in parallel, and to reach the selected optimum solution about seven hundred individuals have been generated, while only four hundred completed the performance evaluation screening. MAGNETIC ROTOR LEVITATION To reach the target power and speed values for such a comparatively long rotor the active magnetic bearings (AMBs) are mandatory to allow a rotordynamic subcritical behaviour in the whole speed range. In fact the slotless Halbach volume torque density is not high, and the rotor is limited in diameter not to exceed materials stress limits and to keep the peripheral speed below sonic speed. With this technical solution the spinning rotor never touch the surrounding surfaces: the construction is totally oil-free and has no parts subject to wear, getting the maximum efficiency and reliability together with important on-line monitoring and diagnostic functions, and introducing the possibility to correct residual rotor unbalance or unexpected thermal deformations. The computation core Daphne3 tooks into account driven impellers feasible dimensions, inertial properties, centre of mass and thrust loads. Axial displacement constraints preferred the thrust AMB to be placed on the drive end side, between the two radial AMBs. This choice allows a stricter control of the impeller position and a stable subcritical behaviour with an appropriate separation margin with respect to the 1st forward bending critical speed. The backward whirling modes need not to be taken into account with AMBs; the two rigid modes (cylindrical and conical mode) are placed below the speed range of interest, see Fig.6. With this solution under the worst dynamic unbalance condition the response shows a displacement amplitude below the API rules threshold: the admitted radial Fig. 6 - Example of evolution of a geometric variable during the optimization process. Fig. 6 - Esempio di evoluzione di una variabile geometrica durante il processo di ottimizzazione. displacement amplitude is 20% of touch down bearings clearance in maximum load condition. A possible project future evolution branch could interest motor application with lower efficiency targets, and looks forward into the adoption of high precision ceramic bearings instead of active magnetic bearings. This solution would allow a subcritical rotordynamic behaviour only for shorter and less powerful rotors, nonetheless it would be interesting due to the much lower system costs; the data collected up to now confirm the general feasibility of such a solution. POWER ELECTRONICS To minimize loop current circulation phenomena, the prototype machine is equipped with a double star windings (in-phase), that will be supplied by two levels standard 690V ASI PWM inverter. The maximum fundamental frequency will be 450Hz. To reach the highest dynamic performance capabilities a two pole magnetic resolver provides angular feedback and, in order to withstand a sudden regenerative deceleration, the drive under construction has an active front end grid interface. This tool drive will achieve an ordinary efficiency level on the converter side. In the meanwhile a dedicated 1.4kV multilevel drive is currently under definition: it would adopt an multiple-secondary input transformer (also useful in facing different worldwide grid voltage levels), a stout diode CONVERTITORE ELETTRONICO Per minimizzare fenomeni di correnti di circolazione, la macchina prototipo è equipaggiata con avvolgimenti a doppia stella (in fase), che saranno alimentati da una combinazione di inverter a due livelli GT5000; la massima frequenza dell armonica fondamentale sarà di 450 Hz. Per raggiungere le più alte prestazioni dinamiche, un resolver magnetico a due poli fornisce retroazione sulla posizione angolare e, per permettere la prova di improvvise decelerazioni rigenerative, il convertitore in allestimento ha un interfaccia alla rete di tipo AFE. Questo convertitore realizzerà un rendimento ordinario, ma nel frattempo è in fase di definizione un convertitore mutilivello dedicato da 1.4kV. Esso adotterebbe un trasformatore di ingresso multisecondario (utile anche per ammettere i diversi livelli di tensione delle reti nazionali), un solido raddrizzamento a diodi e quattro celle a cascata per fase, come indicato nella Fig. 7. Questa elettronica di potenza dedicata è basata su IGBT a bassa tensione; essa introdurrà diversi vantaggi, i principali dei quali sono: un aumento sia dell'efficienza della conversione lato elettronica e lato motore, una riduzione dell ondulazione di coppia all albero e non necessiterà di filtri di uscita ingombranti e costosi. QUALIFICA DEL PROTOTIPO Attualmente i principali sub componenti di rotore e statore sono in fabbricazione, e si prevede che i componenti del prototipo saranno pronti per il montaggio agli inizi del 2012, vedere Fig. 8; il montaggio dei cuscinetti magnetici e la loro fase di taratura sono le ultime operazioni da eseguire prima di avviare la qualifica delle prestazioni al banco di prova, programmata per la prossima primavera. La qualifica sul banco di prova si terrà nell impianto ASI di Monfalcone, impiegherà il convertitore attrezzo descritto, un torsiometro ad alta velocità e un moltiplicatore di giri per trascinare una macchina in corrente continua da 2 MW usata come generatore. Il generatore sarà controllato esternamente e caricato su un banco di resistori, vedere Fig. 9. Il torsiometro userà un paio di giunti elastici metallici accoppiati per garantire tolleranze di compensazione accettabili. Questo banco di prova consentirà di collaudare il prototipo a una velocità massima di rpm e ad una potenza di 900 kw con un errore di misura entro lo 0.05% (errore assoluto inferiore a 500 W sia sulla porta meccanica che elettrica). POTENZIALE Il prototipo è pensato appositamente per provare l efficienza di conversione elettromeccanica, e consentirà una visione migliore di tutti i fenomeni fisici la cui natura interdisciplinare, non lineare e tridimensionale li rende sempre difficili da approcciare e da quantificare esattamente per mezzo di una qualsiasi tecnica di calcolo. La sensazione è che il motore sia naturalmente flessibile e adattabile a più ampie aree di potenza e velocità: sacrificando una piccola quota di efficienza comunque molto elevata dovrebbe essere possibile estendere la potenza massima conseguibile. Con tutta probabilità un miglioramento (o una parziale riprogettazione) del sistema di raffreddamento consentirebbe di avvicinare con la trasmissione diretta anche interessanti applicazioni di turboespansori. Per questi motivi quando lo stadio di progettazione ha consentito l avvio della fase di produzione prototipo, ASI ha iniziato una ulteriore campagna di ricerca cercando i limiti di applicabilità della speciale configurazione, ovvero per definire l intero potenziale ed i limiti della tecnologia slotless Halbach. Così Daphne3 e l ottimizzatore genetico sono stati riconfigurati e lanciati in molteplici ricerche evolutive, aventi la velocità di rotazione in ingresso e la potenza dell albero insieme all efficienza come principali obiettivi in uscita (in questo modo è stato eseguito anche un conveniente sfruttamento costante delle risorse di calcolo). L analisi è ancora in corso, ma i risultati parziali raccolti finora fanno intravedere una positiva conferma del potenziale predetto, vedere Fig. 10. Ridurre l attenzione sul rendimento energetico rende chiaramente il campo di temperatura un indice di fattibilità preminente: anche se le soluzioni e i materiali selezionati per il prototipo ammettono qualche margine di impiego, il vero grado di flessibilità e una maggiore fiducia sulla possibilità dell utilizzo esteso della configurazione slotless Halbach deriverà chiaramente solo da dettagliate misurazioni sul prototipo e sulla tendenza della temperatura delle sue parti attive. Il progetto in fase di sviluppo costituisce la parte principale di un contributo di ricerca regionale biennale. Questo progetto di ricerca è stato possibile grazie alla sensibilità di ASI per la richiesta di miglioramento del rendimento energetico, e allo sforzo congiunto dell ingegneria e delle tecniche di fabbricazione dello stabilimento di Monfalcone e delle ingegnerie di Vicenza e Milano. Le tecniche di progettazione avanzata delle macchine rotanti positivamente sperimentate e il concetto di ottimizzazione genetica sono già in fase di estensione ad altri generatori particolarmente complessi. Mentre costruiamo il prototipo stiamo guardando ai risultati dei test per avere conferma della nascita di un sistema di conversione ad alto rendimento realmente innovativo, e per sviluppare la sua fase di industrializzazione in un altra importante esperienza di lavoro di squadra. INNOVATION 10 11

8 Fabio Luise rectification and four cascade cells per phase, as depicted in Fig.7. This improved power electronics is based on low voltage IGBTs; it will introduces several advantages, the main being: an increase of both the drive and the motor conversion efficiency, a reduction of the shaft torque ripple amount and won t require bulky and expensive output filters. Fig. 7 - multilevel drive configuration topology and simulated output waveforms; example with a 200Hz first harmonic and 2kHz carrier frequency; voltage THD=13.4%, current THD 0.6%. Fig. 7 - Topologia di configurazione trasmissione multilivello e forme d'onda d uscita simulate; esempio con una prima armonica da 200 Hz e frequenza portante da 2 khz; tensione THD = 13.4%, corrente THD 0.6%. falcone plant, will use the tool power converter, a high speed torquemeter and a multiplication gearbox to move a 2MW DC machine used as a pony generator. The generator will be externally controlled and loaded on a resistor bank, see Fig.9. The torquemeter will use a couple of metal bellows Fig. 9 - Testbench layout. Left to right: prototype, torquemeter, reduction gearbox, DC pony shaft. configuration, so that define the whole potential and limits of the slotless Halbach technology. Thus Daphne3 and the genetic optimizator have been reconfigured and launched in multiple evolutionary searches, having the rotation speed as an input and the shaft power together with the efficiency as main targets output; in this way also a steady exploitation of the computational resources is been conveniently performed. The analysis is still under way, but the partial results collected up to now give a positive feedback on the aforementioned potential, see Fig.10. Relenting the focus on the energy efficiency clearly makes the temperature field a paramount feasibility index: even if the solutions and the materials selected for the prototype allow significant exploitation margins, the real degree of flexibility and a better confidence on the practical possibility of the slotless Halbach configuration utilization will clearly come from extended prototype measurements and temperature recording trends. The project under development constitutes the major part of a two years regional research founding contribution. This research project has been possible thanks to ASI sensitivity towards the improved energy efficiency demand and the effort of the engineering and manufacturing technology departments of MGD facility. The rotating machines advanced design techniques positively experienced and the evolutionary design concept are already under way to be applied to other challenging motors and generators. Now we are looking forward to the prototype test results to confirm the birth of a truly innovative high efficiency energy conversion system, and to develop its industrialization phase in another remarkable teamwork experience. PROTOTYPE QUALIFICATION At the moment the main rotor and stator components are under manufacturing and the prototype subcomponents are scheduled to be ready for assembly by the early 2012, see Fig.8; the magnetic bearing assembly and their tuning phase are the last operations to be performed before to start the testbench performance qualification, scheduled by next Spring. The testbench qualification will be held in ASI Mon- Fig. 9 - Disposizione banco di prova; da sinistra a destra: prototipo, torsiometro, cambio di riduzione, albero pony cc. coupling to grant acceptable offsets tolerance. This testbench will allow to test the prototype at speed as high as 15000rpm and a up to 900kW power with error within 0.05%, that means an absolute error lower than 500W both on the mechanical and on the electrical port. POTENTIAL The prototype is specially meant to prove the electromechanical conversion efficiency, and it will allow a better insight on all the physical phenomena whose interdisciplinary, nonlinear and threedimensional nature makes them always tricky to approach and to exactly quantify by means of computational techniques. The scientific feeling is for the motor to be naturally flexible and adaptable to wider power and speed regions: sacrificing a small quota of efficiency -however elevated- it should be possible to extend the power capability field. Most likely a cooling system improvement (or redesign) would allow to look into interesting direct-drive turboexpander applications. Fig. 8 - detail of a single Samarium-Cobalt, polymeric coated Halbach magnetized array; Similar arrays will be placed on the rotor shaft central part. Fig. 8 - Dettaglio di una serie magnetizzata Halbach al Samario-Cobalto, rivestita in polimeri; Serie simili saranno poste sulla parte centrale dell albero rotore. For the abovementioned reasons when the design stage allowed the start of the prototype manufacturing phase, ASI begun a further investigation campaign looking for the applicability constraints of the special Fig Pole Slotless Halbach provisional power to speed capability; (the higher efficiency values are about 98.7%, while the lowest are about 97%). Fig Capacità di potenza a velocità provvisoria Halbach senza cave da 4 poli; (i valori più alti di efficienza sono circa il 98.7%, mentre i più bassi sono circa il 97%). INNOVATION 12 13

9 14 Massimo Steccanella An innovative project for Bagolina farm On June 18th 2011, a photovoltaic system on a roof of the Bagolina cattle farm, owned by family Rosa, was inaugurated in Tezze, in the municipality of Arzignano (VI). This innovative project makes the farm one of the most advanced in its field and means it can meet all its own energy needs. The photovoltaic system is based on two PV7L066NP model Solargate5000 inverters developed and supplied by Answer Drives Srl. The system was designed by Sartorello e Cocco, a consultancy and design firm based in Montecchio Maggiore (VI) familiar with the products and engineering expertise of Answer Drives, having already used them for other innovative projects. The installation was made by Tecno Impianti di Tezze di Arzignano. As a rule, Answer Drives team of engineers works in close contact with the customer to determine the needs and requirements associated with each photovoltaic system. In this case, for example, two separate inverters were needed because of the presence of two slopes at different angles in the farm. Each inverter, with a nominal power of 53 kw and peak power of 58 kw, has two combiner boxes with 16 inputs and two combiner boxes with 8 inputs for connecting the strings of 20 panels connected in series. The Answer Drives photovoltaic can be remote controlled with the data logger and remote control monitoring setup which allows the customer to view the data wherever he wishes: in this case, on a display panel at the main entrance of the farm. The display panel shows, in real time, the power produced in kw, the energy produced in kwh and the level of CO 2 in kg. (CO 2 not throw in the air). This information is particularly useful in these times when we are only too aware of the need to reduce the level of pollution and increase our use of renewable energy. This project was a challenge which Answer Drives met with great success, delivering in record time to ensure the customer could still take advantage of the government incentives of The challenge was won thanks to the company s excellent efforts and team spirit, working closely also both internally and externally with the colleagues at Ansaldo Sistemi Industriali. INNOVATION Almost 300 people turned up for the inauguration and were able to see the farm and its complete photovoltaic system.there were many farmers and owners of farms similar to this one, and various representatives of leading national banking institutions who fund many such photovoltaic systems in the farming sector. The inauguration of the photovoltaic system was an opportunity for Answer Drives to demonstrate its expertise in the photovoltaic sector to a public represented by small and large farming businesses who are interested in making similar investments in this current difficult climate for the sector, in the knowledge that to do so can have enormous benefits even in the short term. Un progetto innovativo per l allevamento la Bagolina In data 18 giugno 2011 si è tenuta presso il comune di Arzignano (VI), in località Tezze, l inaugurazione di un impianto fotovoltaico sul tetto di una stalla dell allevamento la Bagolina della famiglia Rosa. Si tratta di un progetto innovativo che rende la fattoria all avanguardia nel suo settore e indipendente per quanto concerne le proprie esigenze energetiche. L impianto fotovoltaico installato ha come base del suo funzionamento due inverter Solargate5000, modello PV7L066NP, sviluppati e forniti da Answer Drives Srl. L impianto è stato progettato dallo studio Sartorello e Cocco di Montecchio Maggiore (VI), uno studio di consulenza e progettazione che ben conosce i prodotti e le competenze ingegneristiche di Answer Drives, avendole già proposte per altri progetti innovativi, ed è stato installato dalla società Tecno Impianti di Tezze di Arzignano. L approccio di Answer Drives vede il proprio team di ingegneri lavorare a stretto contatto con il cliente per identificare le esigenze e le necessità caratterizzanti di ciascun impianto. In questo caso, ad esempio, si è reso necessario optare per la fornitura di 2 inverter singoli a causa della presenza di due falde con inclinazione diversa all interno della fattoria. Ciascun inverter, caratterizzato da una potenza nominale di 53 kw e una potenza di picco pari a 59 kw, è dotato di 2 cassette stringhe da 16 ingressi e 2 cassette stringhe da 8 ingressi per la connessione delle stringhe formate dai 20 pannelli installati in serie. L impianto fotovoltaico Answer Drives è monitorabile da remoto grazie alla presenza del sistema di supervisione datalogger e telecontrollo in grado di visualizzare i dati ovunque il cliente lo richieda; in questo caso su un visualizzatore presente all ingresso dell azienda. Dal pannello di visualizzazione si può controllare real time la potenza prodotta in kw, l energia prodotta in kwh ed i kg di CO 2 non emessi in atmosfera. Si tratta, come sappiamo, di informazioni particolarmente necessarie in un periodo come questo, sensibile alla riduzione della produzione di sostanze inquinanti e all utilizzo di energie da fonti rinnovabili. La fornitura per questo progetto è stata una sfida che Answer Drives ha superato in modo eccellente: i tempi di consegna, infatti, erano molto stretti per consentire al cliente di godere degli incentivi statali del La sfida è stata vinta grazie all ottima collaborazione e al team work aziendale: una forte sinergia sia interna che esterna anche con i colleghi di Ansaldo Sistemi Industriali. All inaugurazione di questo impianto erano presenti quasi 300 di persone che hanno potuto visitare la stalla e l installazione dell impianto fotovoltaico in tutte le sue parti. Vi erano molti allevatori, proprietari di stalle simili a quella che ci ha ospitato, e diversi rappresentanti di importanti istituti bancari a livello nazionale, finanziatori di molti impianti fotovoltaici in ambito agricolo. L impianto inaugurato è stata un occasione per Answer Drives per affermare la propria competenza nel settore fotovoltaico davanti ad un pubblico rappresentato da aziende agricole di medie e grandi dimensioni, attente ad investimenti innovativi anche in un periodo di forte contrazione per il comparto, consapevoli che tali investimenti saranno in grado di portare enormi vantaggi a partire dal breve periodo. 15

10 Elena Ercoli ASI Photo Competition The fifth edition of the company photographic competition, organized by Ansaldo Sistemi Industriali on behalf of its personnel, has just concluded its final stage. The theme of the competition was the forms of water, and once again this year it attracted entries from many employees, with a total of 43 photographs submitted. The theme was open to many forms of interpretation, leaving participants free to experiment with different types of photography, ranging from snapshots to very detailed compositions. Every photo aimed to catch one of the many aspects of water in its various physical guises, from atmospheric studies to images focusing on geometric form and movement. The entries ranged from the water of seas, rivers, streams and waterfalls; to water as the natural habitat of plants and animals, and finally to water as it is used by man. All these different ways of interpreting the theme served to underline the way in which water is such an essential element for our existence. Under the competition rules, the final grading was based on two methods of assessment: the preferences of the staff members themselves (one vote per employee) and a more technical evaluation provided by a well-known graphics studio which selected the top three photos. There follows a list of the 12 winners, whose photographs will feature in the company calendar for 2012: INTEGRITY 1. Parodi Alessio (employee Parodi Gianluca) 2. Soranzio Sergio 3. Donelli Antonio 4. Taverna Fabrizio 5. Maggi Agata (employee Garbarino Ermano) 6. Greggio Lia 7. Tomasin Bruno 8. Brocca Claudio 9. Bertozzo Roberto (employee Disconzi Fabio) 10. Bortolan Claudio 11. Bartolini Stefano 12. Battaglia Katia (employee Battaglia Francesco) The expert jury based its final selection on the following criteria: relevance of the subject depicted to the competition theme originality of the subject technical proficiency shown by the photo The three photos chosen, although very different from each other, were judged to meet these three criteria to the fullest extent. In the first photo, the photographer demonstrates technical ability in composing an image which captures all the dynamic qualities of water which is the main feature of the landscape. Finally, the third photo demonstrates an original and skilful use of the still-life technique. Concorso fotografico aziendale Si è appena conclusa la quinta edizione del concorso fotografico aziendale organizzato da Ansaldo Sistemi Industriali e dedicato ai propri dipendenti. Il tema del concorso, le forme dell acqua, ha visto anche quest anno la partecipazione di molti dipendenti per un totale di 43 fotografie. Aperto ad ogni possibile interpretazione, il tema del concorso ha reso liberi i partecipanti di sbizzarrirsi con ogni genere di fotografia: da quella scattata di getto a quella studiata nei dettagli; ognuna realizzata con l obiettivo di cogliere uno dei diversi aspetti legati all'acqua e sue varie forme fisiche: dalla rappresentazione atmosferica a quella più strettamente legata alle forme geometriche o al movimento, dall acqua di mare, fiumi, torrenti e cascate all acqua come ambiente naturale di flora e fauna fino ad arrivare all uso dell acqua da parte dell uomo. Tutti punti di vista coerenti con il tema che hanno sottolineato come l acqua rappresenti un elemento fondamentale per la nostra vita. Il regolamento del concorso prevede che la classifica sia stesa sulla base di due giudizi: le preferenze segnalate dai dipendenti (una per dipendente) e una scelta più tecnica espressa da un noto studio grafico che individua le prime 3 fotografie della classifica. Ecco l elenco dei 12 vincitori, le cui fotografie verranno pubblicate sul calendario aziendale 2012: 1. Parodi Alessio (dipendente: Parodi Gianluca) 2. Soranzio Sergio 3. Donelli Antonio 4. Taverna Fabrizio 5. Maggi Agata (dipendente: Garbarino Ermano) 6. Greggio Lia 7. Tomasin Bruno 8. Brocca Claudio 9. Bertozzo Roberto (dipendente Disconzi Fabio) 10. Bortolan Claudio 11. Bartolini Stefano 12. Battaglia Katia (dipendente Battaglia Francesco) La giuria tecnica ha espresso la propria preferenza sulla base dei seguenti criteri: pertinenza del soggetto della foto con il tema del concorso originalità del soggetto valore tecnico della ripresa I tre soggetti prescelti, molto diversi tra di loro, soddisfano in modo esauriente i tre criteri applicati. Nella fotografia prima classificata, la capacità tecnica applicata alla ripresa ha consentito la costruzione di un'immagine che restituisce tutto il dinamismo dell'acqua, protagonista del paesaggio. Un originale ed appropriato uso della tecnica del bianco/nero crea nella seconda fotografia classificata una ripresa acquea con morbidi passaggi tonali in contrasto con le ombre nette del paesaggio. Infine, la terza classificata rappresenta un uso tecnico accurato ed originale della tecnica still-life

11 Kaila Haines WASSILY KANDINSKY Trying to understand the global economic crisis feels a bit like interpreting modern art. It is difficult to orient oneself on the vast canvas of global economic factors. Without the artist s help, we are at a loss as to the meaning of it all. We are also uncertain as to what we should take away from this experience. Is there a lesson to be learned? And what about our emotions? Should we feel concerned, angry, annoyed or excited about the changes taking place? In trying to describe the present situation to my children, I was reminded of Kandinsky. Wassily Kandinsky is generally considered to be the founder of abstract art. Kandinsky was more than just a painter, he also made significant contributions to Art theory exploring shapes, colors and lines. And yet, without his detailed descriptions of his works, we would be at a loss to understand many of them. Fortunately for us, Kandinsky took great pains to describe his work, which he often compared to music. That is not the case with the current economy. For one thing, the current situation was not the product of a single individual. It was a group effort. Now all we can do is try to interpret the final canvas and unfortunately, none of the interpretations to date have been particularly clear, giving rise to uncertainty and unease. The question is, are these the correct emotions? Kandinsky spent a great deal of time studying the impact of color on emotion. He also studied the impact of form. He wanted to dissect the experience of looking at a piece of art to its barest elements in order to understand how our reactions to paintings are generated. Why is it when we look at a painting of a field of flowers by one artist we can feel the summer sun and a sense of happiness, while that same field painted by another artist can inspire anguish and a sense of solitude? What is it that makes us like one painting over another? So here is the question for us? What makes a customer choose our products over those of our competitors? What is the key to our success? These are important questions because it is our ability to win customers that will guarantee our survival during these difficult economic times. The answer is embarrassingly simple. It is our interpretation of the product that affects the customer, i.e. how well we design and manufacture it. In this sense, we are like artists painting a field. We start with the same basic elements, for example IGBTs or magnetic sheet, but the final product is distinctly our own. Ansaldo Sistemi Industriali has always recognized this fact and we have always based our growth on the strength of our core products. Wassily Kandinsky Cercare di capire la crisi economica mondiale è un po come interpretare l'arte moderna. Senza l'aiuto dell'artista, perdiamo totalmente il significato dell intera opera e restiamo inoltre dubbiosi sulla lezione che dovremmo trarre dalla sua esperienza e fruizione. Ma ci sarà davvero una lezione da imparare? E come potremmo descrivere le nostre emozioni generate dalla fruizione di un opera d arte? Orientarsi nella fitta trama dei fattori economici globali è altrettanto difficile. Dovremmo sentirci preoccupati, arrabbiati, irritati o entusiasti circa i cambiamenti che stanno avvenendo? Nel tentativo di descrivere la situazione attuale ai miei figli, mi sono ricordata di Kandinsky. Wassily Kandinsky è generalmente considerato il fondatore dell'arte astratta. Kandinsky non era solo un pittore: egli infatti ha contribuito in modo significativo alla teoria dell arte studiando forme, colori e linee. Senza le descrizioni dettagliate delle le sue opere, non saremmo stati in grado di capire molti suoi dipinti. Fortunatamente per noi, Kandinsky ebbe molta cura nel descrivere il suo lavoro, spesso paragonato alla musica. Questo però non è il caso dell'economia attuale che, a differenza delle opere di Kandinsky, non è il prodotto di un singolo individuo, ma il risultato di un lavoro di gruppo. Come per le opere di Kandinsky, anche nell economia attuale possiamo comunque cercare di interpretare il disegno finale nel miglior modo possibile, pur sapendo che nessuna delle interpretazioni fatte finora sono state particolarmente chiare e hanno spesso dato origine ad incertezza e disagio. La prima domanda che ci poniamo è: sono queste le emozioni corrette? Kandinsky studiò in modo dettagliato l'impatto del colore e delle forme sulle emozioni. L obiettivo era legato alla fruizione di un opera d arte tramite i suoi elementi di base per capire come le nostre esperienze di fronte ai dipinti venissero generate. Perchè se guardiamo un campo di fiori dipinto da un artista riusciamo a sentire il sole estivo e a percepire un senso di felicità, mentre se guardiamo lo stesso campo dipinto da un altro artista siamo in grado di percepire soltanto angoscia e senso di solitudine? Cosa ci lega ad un dipinto piuttosto che ad un altro? Tradotto in termini più aziendali: che cosa fa sì che un cliente scelga i nostri prodotti rispetto a quelli dei nostri concorrenti? 18 Qual è la chiave del nostro successo? La risposta è decisamente semplice: è la nostra interpretazione del prodotto che ci lega al cliente, ovvero la nostra capacità di progettarlo e realizzarlo nel migliore dei modi garantendoci così la sopravvivenza in tempi economicamente difficili. 19

12 Kaila Haines In questo senso, tornando al parallelismo di cui sopra, siamo come gli artisti che dipingono un campo di fiori: iniziamo dagli elementi di base, comuni a tutti gli artisti, per esempio gli IGBT o il lamierino magnetico, ma realizziamo un prodotto finale decisamente diverso. Ansaldo Sistemi Industriali conosce da sempre questo fatto e ha sempre basato la sua crescita sulla forza dei propri prodotti principali. Questo concetto è così fortemente radicato nella nostra cultura aziendale che, quando abbiamo sviluppato il nostro nuovo logo aziendale, la A stilizzata che usiamo oggi, abbiamo scelto di progettarla con tre sfere e una linea inclinata. Le sfere rappresentano i nostri centri di eccellenza, i nostri prodotti principali: sistemi di controllo e automazione industriale, elettronica di potenza, motori e generatori elettrici. La linea inclinata ci ricorda la necessità di personalizzare la nostra organizzazione e i servizi per soddisfare le aspettative dei clienti. Questi sono gli elementi fondamentali della nostra società, il segreto del nostro successo. In tempi di crisi economica o di incertezza, è importante ricordare questo concetto di base e tornare all'essenzialità del business: i clienti apprezzano sempre di più la qualità. Come Kandinsky, il nostro compito è quello di comprendere gli elementi di base dei nostri prodotti e ciò che li rende eccellenti; dobbiamo capire le esigenze dei nostri clienti al fine di aumentare le nostre vendite. Questo era l obiettivo primario anche di Kandinsky: era certo che se fosse stato in grado di identificare il rapporto fondamentale che lega forma, colore ed emozioni avrebbe potuto aumentare le vendite di opere d arte. In questo senso, i suoi obiettivi non erano molto diversi dai nostri. This concept is so strongly entrenched in our corporate culture that when we developed our new corporate logo, the stylized A that we use today, we chose to design it with three spheres and a slanted line. The spheres represent our centers of excellence, our core products: industrial automation & control systems, power electronics and electric motors and generators. The slanted line reminds us of the necessity to personalize our organization and services to meet customers expectations. These are the basic elements of our company, the secret to our success. This was Kandinsky s primary goal too. He was certain that if he could identify the basic relationship between shape, color and emotion that he could increase the sale of art. In that respect, his goals weren t that much different from our own. In times of economic turmoil or uncertainty, it is important to remember this basic concept and return to the bare essentials of business. Customers will always appreciate quality. Like Kandinsky, our task is to understand the basic elements of our products and what makes them excellent. We also need to understand customer needs in order to increase our sales

13 Agostino Valentini HYDRO 2011 Three days for the visitor to immerse himself in the world of hydroelectric power by participating in a fair that is as small and low-key as it is important and international. Hydro 2011, an event held every year in a different location, took place this year against the splendid backdrop of Prague, the capital of the Czech Republic, a city whose old town was listed by UNESCO as a World Heritage centre. The fair was a showcase for a small number of specialists operating in this sector, whose admission tickets gave them the opportunity to participate in a three-day whirlwind experience. The event began with a guided tour of the city on the Sunday before opening day, proceeded with a concert and welcome buffet on the first evening, and ended on the closing day with a high-spirited dinner. There was a constant stream of lectures throughout the three days of the exhibition on various different subjects relevant to hydroelectricity: general presentations and extremely detailed technical coverage was provided by operators in the hydroelectric sector (the content of which was made available in CD format to each participant; copies are also available from our office). Ansaldo Sistemi Industriali (ASI) participated as an exhibitor for the first time, and had a strategic position in the hall, alongside the leaders in the sector. The main exhibitor share was European, with a large presence from Norway, the most developed country in Europe in terms of hydroelectric production, but there were also many stands from countries such as France, Austria and Italy, whose experience in this field dates further back. Attendance by various exhibitors from Eastern Europe and the Balkans was proof of the high level of activity currently being experienced in the market. Strategic study for development of small hydropower in the European Union One of the themes discussed was an issue that is currently very much the centre of attention in the global energy forum: how to effectively integrate the various renewable sources. In this context, smart-grids were discussed. Here, the fundamental role played by hydroelectric energy is clear. It is currently the only potential source that allows the energy produced to be stored and consequently used during high demand periods or to be available on-demand in cases where distribution networks require regulation. In this regard, there is a notable upturn in projects involving reversible power stations, such as pumped-storage stations, including those for reduced power of 5-10 MW. Another important theme is the development recently experienced in the mini-hydro sector. These days, social and environmental issues create the need for complex evaluations to be carried out before projects concerning important infrastructures can be embarked upon, and often, especially in culturally advanced countries such as Europe, these may stand in the way of the development of the large hydroelectric power plants. In this context, the management of small water drops becomes important, as this involves a low environmental impact which is well suited to the requirements of eco-compatibility. Two examples are Norway and Turkey, who have been developing their large hydroelectric potential for some time now. France, a country which boasts a long history of experience in this sector, but which has also been at a development standstill for some time, is now rediscovering the mini-hydro and implementing many interesting initiatives linked to this. This was a successful event for ASI, as it provided the company with an excellent opportunity to meet the main players in the sector, originally from Europe, but now active through- HYDRO 2011 Tre giorni per tuffarsi a capofitto nel mondo idroelettrico attraverso una fiera tanto contenuta e riservata, quanto importante e dal respiro internazionale. Nella splendida cornice della capitale ceca, Praga, il cui centro storico è classificato come patrimonio dell'umanità dall'unesco, si è svolta l annuale fiera itinerante Hydro Vetrina per pochi addetti al settore che, una volta riservato il biglietto d accesso, hanno avuto diritto di partecipare ad una tre giorni senza respiro. A partire dalla visita guidata della città, la domenica precedente l apertura, passando per il concerto ed il buffet di benvenuto la prima sera fino alla cena dal sapore goliardico del giorno di chiusura. Una serie di conferenze si sono susseguite senza tregua per tutte le tre giornate di apertura su varie tematiche inerenti l idroelettricità: presentazioni di carattere generale e trattazioni tecniche molto specifiche tenute da operatori del settore (il cui contenuto è rimasto su un cd ad ogni partecipante; disponibile anche da noi in sede). Ansaldo Sistemi Industriali (ASI) ha partecipato come espositore per la prima volta ed era presente in una posizione strategica, a fianco di numerosi leader del settore. La partecipazione è stata soprattutto europea, con presenza massiccia della Norvegia, il paese europeo con il maggior sviluppo nella produzione idroelettrica, ma numerosi anche gli stand dei paesi di lunga tradizione, come Francia, Austria e Italia. A testimoniare l attuale fermento del mercato, vari espositori provenienti dall Europa dell Est e dall area balcanica. È stato ribadito un argomento di estrema attualità, in una visione globale della questione energetica: l integrazione armonica delle varie fonti rinnovabili. Si è parlato perciò di smart-grid. In questo contesto risulta evidente il ruolo fondamentale che gioca l energia idroelettrica, in quanto è per ora l unica fonte prevedibile che permette lo stoccaggio di energia e di conseguenza il suo utilizzo programmato per le punte di consumo o l intervento tempestivo in caso di necessità di regolazione delle reti di distribuzione. A tal proposito è da segnalare la ripresa anche in Europa di progetti di centrali reversibili, come stazioni di pompaggio, anche per potenze ridotte di 5-10 MW. Importante è anche lo sviluppo che sta conoscendo da tempo il settore del mini-hydro. Le questioni socioambientali impongono, oggi, delle valutazioni molto complesse prima di affrontare progetti di infrastrutture importanti e spesso, soprattutto nei paesi socialmente più avanzati come l Europa, ostacolano lo sviluppo delle grosse centrali idroelettriche. In tale contesto acquista importanza la gestione dei piccoli salti d acqua, che comportano soluzioni a ridotto impatto ambientale che ben si accordano con le esigenze di eco-compatibilità

14 Agostino Valentini out the world, and to bring home many contacts that will be developed and used as the basis for strengthening our evolution in the hydroelectric sector. This evolution is effectively already underway, as ASI studies, designs and installs innovative systems that will enable small water drops to be managed. Not much has been said above regarding the importance of the mini-hydro: if we consider the recession that is impacting this sector amongst others, some of the more talked-about innovations deserve our attention, including those solutions that perform well on an international level. ASI has been enthusiastic about promoting one of these solutions for some time now, presenting a system for use with a variable speed hydraulic turbine. This solution was highlighted by ASI during the fair. This is possible partly due to the direct coupling of the turbine with a state-of-the-art permanent magnet generator, designed and built in the Monfalcone facility, and partly by the command system that is composed of inverter + AFE (Active Front End), designed and built in the Montebello Vicentino facility, complete with command software developed by our technicians. This solution, which has already been put to the test on a technical level in projects carried out by ASI, is one of the few real innovations currently making headlines on the hydroelectric scene. The first project, regarding the plant in Monfalcone Porto, currently operates smoothly, regularly and silently, in the urban surroundings of Monfalcone. Here, a significant, frequent fluctuation in the level of water at the outflow (and, consequently of the net water drop) due to the tides, justified the application of the variable speed system on two 300kW siphontype Kaplan turbines, with a speed variation of min-1. A second project followed, in quick succession to the first but completely different due to the system s basic characteristics and the location where it is to be installed: this project uses water from the minimum vital flow (MVF) of the Forte Buso dam, in the natural parklands of Paneveggio, and will be put into service by ASI technicians in spring The project is particularly important due to the type of application and the supply capacity: it will operate using a vertical Pelton turbine with five 600kW jets, and a speed variation of min-1 (Tamanini Hydro). The use of a turbine with variable speed settings is required due to the notable variation in the dam level, and as a result of the water drop. ASI will supply the electric BOP, from the generator to the medium voltage protected electrical boards, using conversion, command, automation, supervision and protection panels, power transformers and supplementary services. It will also provide the site engineering and the supply and laying of the cables. The technology involved in these specialist projects, inevitably involving electronic power with static conversion panels, is generating the albeit cautious interest, of the traditionalists who operate in the sector, due to the specific conditions in which it is designed to be used. The market will have to wait for the first positive experiences in order to confirm whether the technology A titolo di esempio è possibile citare la Norvegia e la Turchia, paesi che stanno da tempo sviluppando il loro grande potenziale idroelettrico. La Francia, paese di lunga tradizione nel settore ma anch essa da tempo piuttosto ferma nello sviluppo del settore, sta riscoprendo il mini-idro e numerose sono le iniziative interessanti. Questo evento si è concluso con successo per ASI, è stata un ottima opportunità per incontrare i maggiori attori del settore, di origine europea ma attivi in tutto il mondo, e portare a casa numerosi contatti da potenziare e su cui porre le basi per rafforzare il nostro sviluppo nel settore idroelettrico. Sviluppo che ASI ha già iniziato con lo studio, la progettazione e l installazione di sistemi innovativi per lo sfruttamento di piccoli salti d acqua. Si parlava poco sopra dell importanza del mini-idro: se consideriamo la crisi che fa da cornice anche a questo settore, interessanti sono alcune novità che fanno parlare di sé tra cui le soluzioni ad alto rendimento globale. ASI è promotrice di una di queste soluzioni, presentando da tempo in modo insistente ed in particolare in questa fiera, il sistema per l utilizzo di una turbina idraulica a velocità variabile. Ciò viene realizzato da una parte attraverso l accoppiamento diretto della turbina ad un generatore di nuova generazione a magneti permanenti, progettato e costruito nello stabilimento di Monfalcone, dall altro con il pilotaggio dello stesso attraverso un sistema di conversione inverter + AFE (Active Front End), progettato e costruito nello stabilimento di Montebello Vicentino e completo di software di controllo sviluppato dai nostri tecnici. Tale soluzione, tecnicamente già sperimentata da progetti realizzati da ASI, è una delle poche vere novità che fanno parlare di sé nel mondo idroelettrico. Il primo progetto, quello della centrale di Monfalcone Porto, sta oggi funzionando senza problemi in modo regolare e silenzioso, nel contesto urbano di Monfalcone, appunto. In questo caso, una notevole e frequente fluttuazione del livello dell acqua a valle dell impianto (e, per conseguenza, del salto netto) dovuta alle maree, ha giustificato l applicazione della velocità variabile su due gruppi Kaplan a sifone da 300 kw, variazione della velocità min-1. Questo progetto è stato seguito a breve da un altro, completamente diverso per caratteristiche d origine e contesto d installazione: tale progetto sfrutta l acqua del deflusso minimo vitale (DMV) della diga di Forte Buso, nel parco naturale di Paneveggio, e sarà messo in servizio dai tecnici ASI in primavera Il progetto è particolarmente importante per il tipo di applicazione e per lo scopo di fornitura: utilizzerà una turbina Pelton verticale a cinque getti da 600 kw, con variazione della velocità min-1 (Tamanin Hydro). L interesse di utilizzare la turbina a velocità variabile scaturisce dalla notevole variazione del livello della diga, e per conseguenza del salto d acqua. ASI fornirà tutto il bop elettrico, ovvero dal generatore ai quadri protetti di media tensione, attraverso il quadro di conversione, quelli di controllo, automazione, supervisione e protezione, i trasformatori di potenza e dei servizi ausiliari ed infine l ingegneria di cantiere e la fornitura e posa dei cavi. La tecnologia utilizzata in questi progetti di nicchia, in quanto suggerita da condizioni ben particolari di funzionamento legato forzatamente all elettronica di potenza con i quadri di conversione statica, sta suscitando l interesse, tra molta circospezione, dei tradizionalisti che operano nel settore. Bisognerà attendere le prime esperienze positive per dare conferma della buona riuscita e confortare i dubbiosi sulla bontà della scelta. Nel frattempo ASI sta ponendo il mercato idroelettrico tra i suoi obiettivi strategici, offrendo soluzioni complete di bop elettrico per sistemi tradizionali a velocità fissa con generatori sincroni e soluzioni di nicchia a velocità variabile con utilizzo di sistemi innovativi a magneti permanenti ed elettronica di potenza. L obiettivo è ambizioso, l impegno importante e per l anno prossimo il piano d azione è già ricco e ben articolato con numerosi interventi su diversi fronti. is successful, and to dispel any doubts expressed as to the wisdom of the choice. In the meantime, ASI is placing the hydroelectric market amongst its strategic objectives, by offering complete electrical BOP solutions for traditional fixed speed systems with synchronous generators and specialised variable speed solutions using innovative permanent magnet and electronic power systems. The objective is ambitious and the level of commitment required is significant. The plan of action scheduled for next year is already full of activities and well structured to include many interventions on different fronts

15 Sergio Murgia ASI: MAIN SPONSOR OF CASE 2011 The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), founded in 1963 as a result of the merge between AIEE and IRE, is the largest professional association in the world dedicated to technical innovation and excellence; it brings together more than 400,000 members from over 160 countries and is divided into 38 groups: one of these, the Robotics and Automation Society, organized for the first time in Europe the 7th CASE Conference on Automation Science and Engineering, which was held in Trieste. The previous editions were held in Edmonton, Shanghai, Scottsdale, Washington, Bangalore and Toronto. CASE2011 took place between the 24th and 27th of August 2011 at the prestigious Savoia Excelsion Palace in Trieste, confirming once again that this is the city of science par excellence. The purpose of the conference was to exchange information and stimulate discussion about the most promising and innovative applications in the field of automation and process management. Two hundred researchers, University professors and representatives of the world of industry from several dozen countries presented 134 articles, organized 2 workshops and held 2 tutorials. The key idea of CASE2011, as confirmed by Professor Walter Ukovich, a lecturer at the University of Trieste and one of the main organizers of the event, was to develop upon the ability to exploit the technologies in the best, most efficient and effective way possible for properly running the systems in which they are applied. The reports presented at the event put an emphasis on exploiting the technologies in all the fields industrial production and automation, logistics, health care, transport with technical advice for all companies. The three articles of the plenary sessions ranged from the control of motorway traffic to automation meth- ods for bio-firms for improving medical diagnosis, and a description of extreme automatic driving tests for motor vehicles by an Italian author who described a journey in electric automatic drive vans from Parma to Shanghai last year at the time of the Expo. Seeing the intent of the IEEE and the fields of automation in which Ansaldo Sistemi Industriali (ASI) excels, we were particularly keen to take part in this important event. The company was the main sponsor of the event and represented by two technicians from the Genoa site who set up an automation hall, presented two articles and organized a tutorial. The tutorial, entitled Automation and Real-Time Simulation of Steelmaking Processes and held the first morning by Sergio Murgia, was structured like a University seminar and aimed at experts in the field of automatic control who were interested in learning more about various aspects of steelworking plants and their automation systems and real-time simulation. In this context, the installation of the ASTRO system presented last year at the 888 show in Genoa was an absolute must! This installation included the automation system of a continuous cold rolling mill, featuring a number of baskets (AMS AsiMicroSystem) and supervision stations, with essentially the same software that runs on one of the twenty plants of this kind that ASI has set up in Italy and abroad. The closing of the adjustment rings, simulating the field measurements and movement of the belt during the rolling process, is guaranteed by the version of ASTRO (Asi SimulaTor for ROlling mills) for continuous rolling mills (ASTRO5c), perfectly integrated in the same ARTICS (Asi Real Time Control System) platform like an additional function of the same automation system. ASI: sponsor principale di CASE 2011 L Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), nato nel 1963 dalla fusione di AIEE ed IRE, è la più grande associazione professionale internazionale dedicata all innovazione ed all eccellenza tecnologica; conta più di membri in oltre 160 paesi ed è suddivisa in 38 gruppi: uno di questi, la Robotics and Automation Society, ha organizzato a Trieste, per la prima volta in Europa, il 7 CASE Conference on Automation Science and Engineering. Le edizioni precedenti si erano svolte ad Edmonton, Shangai, Scottsdale, Washington, Bangalore e Toronto. CASE2011 si è svolto dal 24 al 27 agosto 2011 nel prestigioso Savoia Excelsior Palace, a Trieste, che si è così confermata una volta in più città della scienza per eccellenza. Gli obiettivi della conferenza sono stati la condivisione di informazioni e la promozione di discussioni che hanno favorito momenti di incontro sulle applicazioni più promettenti ed innovative nel campo dell automazione e della gestione dei processi. Provenienti da decine di paesi, duecento ricercatori, professori universitari e rappresentanti del mondo industriale hanno presentato 134 articoli, organizzato 2 workshop e tenuto 2 tutorial. L idea base di CASE2011, come ha confermato il prof. Walter Ukovich, docente dell Università di Trieste e tra i principali organizzatori del convegno, risiede nel saper sviluppare la capacità di sfruttare le tecnologie nel modo migliore, più efficiente ed efficace, per far funzionare bene i sistemi in cui vengono applicate. Nelle relazioni presentate si è posto l accento sullo sfruttamento delle tecnologie in tutti i campi - produzione ed automazione industriale, logistica, assistenza sanitaria, trasporti - con suggerimenti tecnologici finalizzati a tutte le aziende. I tre articoli delle sessioni plenarie hanno spaziato dal controllo del traffico sulle autostrade ai metodi di automazione per biofirme per migliorare le diagnosi mediche fino alla descrizione di test estremi di guida automatica per autoveicoli, in cui l autore, italiano, ha descritto il viaggio su furgoncini elettrici a guida automatica da Parma a Shangai effettuato l anno scorso in concomitanza con l Expo. Visti l unità di intenti con IEEE e gli argomenti di automazione in cui Ansaldo Sistemi Industriali (ASI) eccelle, non potevamo che aderire con entusiasmo ad un evento così importante. L azienda era presente all evento in veste di main sponsor e rappresentata da due tecnici della sede di Genova che hanno allestito una sala di automazione, presentato due articoli e un tutorial. Il tutorial, dal titolo Automation and Real-Time Simulation of Steelmaking Processes, tenuto nel corso della prima mattinata da Sergio Murgia, era configurato come una sorta di seminario universitario rivolto ad 26 27

16 Sergio Murgia ASTRO5c is an ASI work tool and was transferred to Trieste for the entire duration of CASE2011 to give the people there the chance to see precisely how the automation system works and how the simulator plays a key role in both the design and the test phase. For their tutorial, Lanfranco Urli and Sergio Murgia prepared their article Use of Ethernet Communications for Real-Time Control Systems in the Metals Industry illustrating the use of industrial communication protocols based on the IEEE standard for the exchange of data between the different levels of a real-time automation system such as ARTICS and for improving the efficiency of the entire system. They also described application on the continuous rolling mill covered during the tutorial. Ernesto Soressi, during the afternoon session on the second day entitled Diagnosis of Discrete Event Systems, presented the article Introduction to Safety Rule IEC EN62061 in Metals Industry in which he emphasized the importance of safety at steel-working plants, illustrated the new standard about to replace the current one and, using an example, assessed the validity of the various approaches: while the previous standard was based on simple qualitative criteria, the new one introduces quantitative criteria and sets down more complex procedures for statistical calculation of the availability of the safety system. The designers strongly feel that a further step needs to be taken, however, to make the standard more homogenous and easier to apply: safety depends also, and perhaps more so, on simplicity. esperti di controlli automatici interessati ad approfondire alcune tematiche sugli impianti siderurgici, sui loro sistemi di automazione e sulla simulazione real-time. Sulla base di tali tematiche, l installazione del sistema ASTRO, già portato lo scorso anno alla mostra 888 di Genova, non poteva che costituire un must! La postazione installata comprendeva il sistema di automazione di un impianto continuo di laminazione a freddo, con tanto di cestelli (AMS AsiMicroSystem) e stazioni di supervisione, con sostanzialmente lo stesso software che gira su uno dei 20 impianti di questo tipo che ASI ha messo in servizio in Italia e all estero. La chiusura degli anelli di regolazione, simulando le misure da campo e il movimento del nastro durante il processo di laminazione, è assicurata da ASTRO (Asi SimulaTor for ROlling mills), nella versione per laminatoi continui (ASTRO5c), perfettamente integrato nella stessa piattaforma ARTICS (Asi Real Time Control System), come se fosse una funzione aggiuntiva del sistema di automazione stesso. ASTRO5c è uno strumento di lavoro in ASI ed è stato trasferito a Trieste per tutta la durata di CASE2011 per dare ai congressisti la possibilità di vedere in dettaglio il funzionamento del sistema di automazione e come il simulatore ricopri un ruolo chiave sia in fase di progettazione che di test. Lanfranco Urli e Sergio Murgia, nell ambito del tutorial, hanno preparato l articolo Use of Ethernet Communications for Real-Time Control Systems in the Metals Industry, che ha illustrato l uso dei protocolli industriali di comunicazione basati sullo standard IEEE per scambiare dati tra i diversi livelli di un sistema di automazione real-time, quale ARTICS è, e per consentire un miglioramento delle prestazioni dell intero sistema. È stata inoltre descritta l applicazione al laminatoio continuo oggetto del tutorial. Ernesto Soressi, nella sessione Diagnosis of Discrete Event Systems del pomeriggio del secondo giorno, ha presentato l articolo Introduction to Safety Rule IEC EN62061 in Metals Industry in cui ha rimarcato l importanza della sicurezza negli impianti siderurgici, illustrato la nuova norma che sta per entrare in vigore in sostituzione dell attuale, e, attraverso un esempio, analizzato la validità dei diversi approcci: mentre la vecchia norma adottava criteri semplici, ma qualitativi, la nuova introduce criteri quantitativi e definisce procedure più complesse per calcolare statisticamente la disponibilità del sistema di sicurezza. È auspicabile pertanto un ulteriore passaggio, sentito molto dai progettisti, per ottenere una norma più omogenea e facile da applicare: la sicurezza sta anche, ma probabilmente di più, nella semplicità

17 Miguel Pretelli & Giuseppe Sauli SURPRISES AND MYSTERIES FROM INDIA The fifth edition of the Renewable Energy India Expo was held in Delhi in August, in a monsoon climate which represented a big challenge for the Western companies rushed to the event. It is one of the most important events according to the number of participants and it is even more widespread in India, one of the most emerging countries for the photovoltaic installations. In an expo area of 23,000 square meters, there were a total of 16,000 visitors welcomed from 527 stands from 33 different countries. The expectations among the exhibitors were remarkable, because of the national program JNNSM (Jawaharlal Nehru National Solar Mission) that aimed to install in the first three-year period from 2011 the installation of approximately 500 MW of PV systems, with a base rate of rps / MW for 25 years, and with the prediction of a downward sale in case of excess demand, which obviously occurred. Along with the JNNSM program, it was launched another program called RPSSGP (Rooftop PV and Small Solar Power Generation Program) to promote installation of small plants. Beyond the love of Indians for the use of acronyms, even if illegible, the second plan aims to install 100MW in 2013, with a rate of rps / W up to 2 MW sizes. The result: 600 requests for connection of 1 MW and 2 MW: not so small plants! In addition to JNNSM and RPSSGP (acronyms to read one shot), each state - and in India there are 28 states - can have its own program of incentives. In these cases sizes up to 25MW are allowed for each plant. The three market segments in practice are reduced to a big one, which is very attractive for large investors: the plants from 1MW up to 25MW. Furthermore, there is an huge number of photovoltaic projects planned before the programs mentioned above, called Migrated Projects for large plants (with no limit of 25 MW), which will be built and connected to the network by This is in addition to the three previous programs. It also has been calculated that in December of this year, including the four programs listed above, we will have about MW to be connected to the network. The goals of the program are very interesting. The JNNSM project provides 4 GW of installations in 2017 and 20 GW installed in And besides this project, we mention again, there are all the programs of each state. It should be noted that in JNNSM is also included the electrification program for rural areas by using the hybrid off grid systems, which could open new business for the ZEUS system of Ansaldo Sistemi Industriali (ASI). Above we widely explained the reasons for the growing expectations and interest for one of the fastest growing nations in the world which attracted a lot of people despite the monsoon climate! Sorprese e misteri dell India La quinta edizione della Renewable Energy India Expo si è svolta a Delhi ad Agosto, in un clima monsonico che ha messo a dura prova l esercito di aziende occidentali accorse per l evento. È uno dei più importanti eventi, per numero di partecipanti, che si stanno sempre più diffondendo in India, uno dei Paesi emergenti e più promettenti nelle installazioni di fotovoltaico nel segmento dei grandi impianti. In un estensione di metri quadrati, si sono registrati in tutto quasi visitatori, accolti da 527 stand provenienti da 33 diversi Paesi. Il fermento fra gli espositori era notevole, in quanto il programma nazionale JNNSM (Jawaharlal Nehru National Solar Mission) nel primo triennio a partire dal 2011 prevedeva l installazione di circa 500 MW di solo fotovoltaico, con una tariffa base di 17,91 rps/mw per 25 anni, e con la previsione di un asta al ribasso in caso di eccedenza di domanda, cosa poi puntualmente verificatasi. Accanto al programma JNNSM è stato disposto un altro programma per favorire le installazioni di piccoli impianti, denominato appunto RPSSGP (Rooftop PV and Small Solar Power Generation Program). Al di là dell amore degli indiani per l uso di acronimi, anche se illeggibili, questo secondo piano ambisce all installazione di 100MW al 2013, con una tariffa di 17,91 rps/w fino a taglie di 2MW. Il risultato è sfociato in 600 richieste di connessione per impianti da 1 MW e 2MW. Non proprio piccoli impianti dunque. Oltre al JNNSM e al RPSSGP (acronimi da leggere tutto d un fiato), ogni stato - e in India ci sono 28 stati - può avere un programma proprio di incentivazione. In questi casi sono ammesse taglie fino a 25MW per ogni singolo impianto. Dunque tre segmenti di mercato che in pratica si riducono a uno solo, attraente per i grandi investitori: quello degli impianti da 1MW fino a 25MW. Infine, la serie di progetti fotovoltaici pianificati prima dei programmi di cui sopra, chiamati Migrated Projects e ascrivibili ai grandi impianti (senza il limite dei 25MW), che dovranno essere realizzati e connessi entro il Questi vanno a sommarsi ai tre programmi precedenti. Si calcola inoltre che a dicembre di quest anno, includendo i quattro programmi di cui sopra, si arriverà già a circa MW da connettere in rete. Gli obiettivi del programma sono comunque di ampio respiro. Il solo JNNSM infatti prevede 4 GW di installato al 2017 e 20 GW al E oltre a questi, ripetiamo, ci sono tutti i programmi dei singoli Stati

18 Miguel Pretelli & Giuseppe Sauli Va precisato comunque che nel JNNSM è incluso anche il programma di elettrificazione delle aree rurali con sistemi ibridi Off-Grid sempre più diffusi, che potrebbero aprire nuove strade al sistema ZEUS di ASI. Ecco spiegate le ragioni del crescente fermento e del tanto interesse per una delle Nazioni più in crescita al mondo che non frena alcun occidentale anche in pieno clima monsonico! Vale a dire un mercato di lungo termine che ha attirato una molteplicità di investitori esteri, con sedi e stabilimenti produttivi sparsi per il territorio indiano. Per quanto riguarda infatti i moduli mono e multicristallino è stato posto fin dall inizio l obbligo di acquisto nel mercato interno, criterio che si prevede venga esteso entro il 2012 o 2013 anche agli inverter. Un altro elemento che dimostra l importanza di avere una sede in loco, caratteristica molto richiesta dai potenziali clienti anche per via della sicurezza e stabilità durante i 25 anni di incentivazione. Answer Drives e ASI han cercato a tal proposito un alleanza con un partner indiano che potesse assicurare il commissioning e l assistenza tecnica nel breve termine, nonché un potenziale di assemblaggio nel medio e lungo termine. A tutto ciò si aggiunge un supporto commerciale in loco, pazientemente formato, che ha portato a un primo importante risultato già a maggio: due impianti in Rajasthan, a film sottile, da 5,5 MW alimentati con 22 SolarGate PV8M581, capaci di erogare 500 kw di potenza nominale fino a una temperatura di 50 C, una soluzione costruita a tempi di record per diversificare in modo veloce ed economico sfruttando la tecnologia già a disposizione di Answer Drives. A Dicembre si replica con il salone di Intersolar a Mumbai, senza i monsoni, ma sempre con Answer Drives e Ansaldo Sistemi Industriali. Indian market attracted a large number of foreign investors, with offices and manufacturing facilities in the Indian territory: for mono and multicrystalline modules it was placed the obligation to purchase in the internal market, a policy that is expected to be extended to 2012 or even to 2013 for the inverter market. Another element that demonstrates the importance of having an office in India, is that it represents an element of security and guarantees stability during the 25 years of incentive. For this reason, Answer Drives and ASI have an alliance with an Indian partner who could ensure the commissioning and technical assistance in the short term as well as a potential assembly in the medium and long term. Furthermore, we have a commercial support on site, patiently built, which allowed to reach important results last May: two plants in Rajasthan, thin film, 5.5 MW with 22 SOLARGE PV8M581 with a rated power of 500 kw up to a temperature of 50 C, a solution built in record time for a quickly and economically diversification by using the reliable technology of Answer Drives. In December another big opportunity, we will be present at Intersolar exhibition in Mumbai, without the monsoons, but always with Answer Drives and Ansaldo Sistemi Industriali

19 Elena Ercoli NATIVE VIEWS: VIGEVANO The area of north-east Lomellina, the terraced land that slopes down to the bed of the river Ticino, Vigevano unfolds before the tourists with its suggestive monuments of the Middle Ages and the Renaissance. This town, in the province of Pavia, is worldwide famous as industrial centre and "capital" of the footwear production and boasts works of art such as the Ducal square (Piazza Ducale), one the most beautiful piazzas in Italy, and the Castle, that stands out among all others in Lombardy. Vigevano has a strategic position: almost at the same distance from Milan (35 Km), Novara and Pavia. The most ancient heart of Vigevano dates back to the early Middle Ages. At that time it was a fortified town nearby a ford in the river Ticino. The town became a free city state and due to its strategic position, also became the object of conflict between Pavia and Milan. The town fell under the rule of the noble family Della Torre and entered its golden era starting from the XIV century under the Viscontis and, from midway through the fifteenth century, under the Sforza family becoming ducal city, a thriving centre for traders and skilled crafts-men and a Bishop's seat. For centuries the town was an important centre for textiles, particularly silk and wool. However, in the second half of the nineteenth century, textile production made way for the shoe manufacturing industry. Today, Vigevano is still the most important town in Italy for footwear manufacturing generally. The Sforzesco Castle The castle, which rises up at the town's highest point, is grafted on to the planimetric foundation and structure of the pre-existing walled city dating back to the twelfth and thirteenth centuries. The castle was built in two important and consecutive stages, one under the Viscontis and the other under the Sforzas. The first was prompted by the mayor of Vigevano, Luchino Visconti. In 1341 he ordered the building of the "Rocca Vecchia", a fortress for keeping watch over the road to Milan. Then, in 1345, he instigated the building of the castle itself, the present "Maschio", which was quadrilateral in shape and had four angular towers. Two years later, the two forts were linked by the strada coperta, a great raised and fortified thoroughfare which extended across the town and made it possible to pass quickly from the castle to the open countryside beyond. It was a remarkable achievement,164 metres long and 7 metres wide. The construction stage under the Sforzas has become significant due to the artistic contribution of Donato Bramante. In this period, the castle took on the traits of a magnificent princely residence and acquired the splendour due to it as one of Europe's richest Renaissance courts. In the two year period from , Duke Ludovico Maria Sforza, known as il Moro, instigated the completion of the stables, the tower made up of graduated parts, and the fine colonnades of the "falconiera". The latter was thus called because it was the place used to breed falcons and train them to hunt. The stables, the building of which had been started by Galeazzo Maria, could accommodate a thousand horses. A residential wing for the Duchess was added to the rear part of the "Maschio" and the elegant "Loggia delle Dame" was erected. At the end of the Sforza dynasty the castle was surrendered to the Spanish. This marked the beginning of a gradual decline; it went on to be used as army barracks for more than three centuries. The Ducal Square Designed by Bramante, this is one of Italy's most beautiful piazzas. Diario di viaggio: Vigevano Nella Lomellina nord-orientale sui primi terrazzi con i quali la pianura scende al letto del Ticino, Vigevano, città in provincia di Pavia, dalla fama di centro industriale e di "capitale della calzatura", offre le suggestioni dei suoi insigni monumenti medioevali e rinascimentali, quali la Piazza Ducale, una delle più belle piazze d'italia, ed il castello, uno tra i più imponenti della Lombardia. Vigevano è in posizione strategica, quasi equidistante da Milano (35 km), Novara e Pavia. Il nucleo più antico della città nacque nell'alto medioevo come borgo fortificato a guardia del guado sul Ticino. Divenne libero comune e fu conteso, per la sua posizione strategica, da Milano e Pavia in lotta fra loro. Passò poi sotto la signoria dei Della Torre e vide i suoi fasti a partire dal XIV sec. prima con i Visconti e, dalla metà del XV sec., con gli Sforza sotto i quali conobbe il suo massimo splendore artistico, divenendo città ducale, ricca di attività artigiane e commerciali e sede vescovile. Vigevano fu per secoli un centro tessile, importante soprattutto per la produzione di seta e lana, ma nella seconda metà dell'ottocento abbandonò questa produzione a vantaggio di quella delle scarpe, con la quale è ancora oggi conosciuta. Negli ultimi decenni l'industria calzaturiera è stata affiancata dalle aziende meccaniche specializzate nella costruzione di macchine e stampi per calzaturifici ad alta tecnologia, esportati in tutto il mondo. Il Castello Sforzesco Il Castello sorge nella parte più alta della città e si innesta sulla struttura del preesistente castello-ricetto di età comunale. La sua costruzione è caratterizzata da due fasi determinanti successive: una viscontea ed una sforzesca. La prima iniziò per volere di Luchino Visconti, podestà di Vigevano, che nel 1341 fece costruire la rocca vecchia, una fortezza a guardia della strada per Milano, e nel 1345 il castello vero e proprio, l'attuale Maschio, a forma quadrilatera con quattro torri angolari a merlatura ghibellina. Due anni più tardi i due fortilizi furono collegati dalla Strada coperta, un grande ponte fortificato che scavalca il borgo permettendo rapidi passaggi dal castello alla campagna: un'opera veramente sorprendente lunga 164 metri e larga 7 metri

20 Elena Ercoli The building of it was instigated by Duke Ludovico il Moro and work began in It was intended to serve as a stately forecourt to the castle. It is one of the earliest types of Renaissance piazza and also one of the few examples of a piazza conceived as a single piece of architecture. All in all, it can be regarded as one of the most complete urbanistic achievements to emerge in Lombardy in the whole of the fifteenth century. The piazza is the shape of an elongated rectangle measuring 134 metres by 48 metres. It is enclosed with arched porticos supported by 84 columns. The porticos have carved capitals, all of which are different. The pictorial decoration dating back to the sixteenth century was repainted in the early 1900's using bright colours and patterns. The result is an illusionistic effect created by architectural detail, mythological figures, floral designs, ducal coats of arms and a series of medallions depicting members of the ducal family, great figures from classical history and strange fifteenth century mottos. The Bramante Tower The tower is situated at the town's highest point. It was built in several phases; construction began in 1198 and was finally completed by Bramante at the end of the fifteenth century. The tower, which has an unusual shape is made up of graduated parts. From its battlements there is a fine view over the piazza, the castle and the whole of the town. The Cathedral The cathedral which is dedicated to Saint Ambrose was designed by Antonio da Lonate. It was started in 1532 by Duke Francesco II and was not completed until The Latin cross interior, which has a nave and two aisles, contains some remarkable works of art. The Footwear museum The museum came into being as the result of a donation by the Bertolini family and was opened in The collection currently comprises around 300 shoes and provides a unique look at the history of footwear from three angles: footwear as a part of dress, footwear through the ages and footwear of different civilisations. The historical section contains exhibits dating from the fifteenth century to the present day and includes items of footwear which belonged to famous figures in history, eg. a slipper which belonged to Beatrice d'este, and army boots. In the etnographic section you can see footwear worn by the different peoples of the earth; the collection includes African sandals, Indian and Eskimo mocassins, Arabian babouches, Chinese slippers, Japanese guetas and Balkan opanke. Finally, there are the curiosities. In this section you can see cobblers tools, strange shoes and peculiar inventions, as well as a remarkable collection of publications on the subjects footwear and footwear manufacturing. Last but not least we mention the relationship between the city and Leonardo da Vinci. Leonardo was in fact one of the most famous travelers over the centuries who reached Vigevano. He was about thirty years when he met Ludovico il Moro, and from this meeting between the genius and the great Duke sprang a great collaboration that led Leonardo to create numerous inventions and works. La fase sforzesca, importantissima per il contributo artistico di Donato Bramante, diede al castello i caratteri di grandiosa residenza principesca e lo splendore di una fra le più ricche corti rinascimentali d'europa. In due anni, dal 1492 al 1494, per volere del duca Ludovico Maria Sforza detto il Moro, fu completata la costruzione delle Scuderie capaci di contenere quasi mille cavalli, della torre a volumi sovrapposti, degli agili colonnati della Falconiera. Nella parte posteriore del Maschio fu aggiunta un'ala residenziale riservata alla duchessa Beatrice d'este e fu costruita l'elegante Loggia delle Dame. Con la fine della dinastia sforzesca (1535) il castello passò agli spagnoli iniziando così un lento declino che lo vide ospitare eserciti e caserme per più di tre secoli. La Piazza Ducale Una delle più belle piazze d'italia, ideata dal Bramante, fu fatta costruire a partire dal 1492 dal duca Ludovico il Moro, come anticamera nobile del castello. E' uno dei primi modelli di piazza rinascimentale ed al tempo stesso uno dei pochi esempi di piazza concepita come opera architettonica unitaria: nel suo insieme costituisce una delle più compiute realizzazioni urbanistiche di tutto il quattrocento lombardo. La piazza si presenta come un allungato rettangolo di 134 metri di lunghezza e 48 di larghezza, circondata da portici ad arcate, sorretti da 84 colonne con capitelli lavorati e tutti differenti fra loro. La cinquecentesca decorazione pittorica fu rifatta agli inizi del Novecento con colori e motivi vivaci: un gioco illusionistico di architetture, figure mitologiche, disegni floreali, stemmi ducali ed una serie di medaglioni raffiguranti personaggi della famiglia ducale, i grandi della storia classica e curiosi motti quattrocenteschi. La Torre del Bramante Eretta nel punto più alto della città, fu costruita a più riprese, a partire dal 1198 sino alla fine del Quattrocento, quando venne ultimata dal Bramante. Con la sua caratteristica sagoma a corpi scalari, offre dalle sue merlature una panoramica completa sulla piazza, sul castello e sull'intera città. Il Duomo Dedicato a Sant'Ambrogio, il duomo fu iniziato dal duca Francesco II nel 1532 su disegno di Antonio da Lonate ed ultimato solo nel L'interno a croce latina e tre navate, conserva notevoli opere d'arte. Il Museo della Calzatura Nato da una cospicua donazione della famiglia Bertolini al Comune, il museo fu inaugurato nel 1972 ed attende ancora una definitiva destinazione, che permetta l'esposizione delle circa 1000 calzature conservate e di tutto il materiale legato alla produzione della scarpa. Attualmente la raccolta comprende circa 300 scarpe e offre una inedita storia della calzatura come elemento di costume sia attraverso i secoli che presso le diverse civiltà; è divisa quindi in tre sezioni: La sezione storica con esempi di scarpe dal XV sec. ai giorni nostri, comprese quelle appartenute a personaggi famosi (pianella di Beatrice d'este) e le scarpe militari. La sezione etnografica che riunisce calzature in uso presso i popoli della terra, dai sandali africani, ai mocassini indiani ed eschimesi, dalle babbucce arabe alle pantofole cinesi, dalle guetas giapponesi alle opanke balcaniche... Ed infine la sezione delle curiosità che raccoglie gli strumenti del ciabattino, scarpe curiose e brevetti particolari, ed un cospicuo fondo di pubblicazioni inerenti la calzatura e la sua produzione. Da non dimenticare infine il rapporto tra la città e Leonardo da Vinci. Fu infatti Leonardo uno dei più celebri viaggiatori tra quelli che nei secoli raggiunsero Vigevano: aveva circa trent anni quando si presentò presso Ludovico, e da quell incontro tra il genio e il grande duca scaturì una proficua collaborazione che portò Leonardo a realizzare numerose invenzioni e opere

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