H-convex distributions in stratified groups

We extend Dudley's characterization of convex functions to the framework of h-convex distributions on stratied groups. Precisely, we prove that every distribution with nonnegative horizontal Hessian is defined by an h-convex function

Exploitation of drainage water heat. A novel solution experimented at the Brenner Base Tunnel

Deep tunnels in permeable fractured rock-masses and under high piezometric levels can drain notable volumes of warm water, which are collected under gravity in specific conduits towards the portals, where heat can be exploited. The utilization of this energy source is generally narrowed by the limited presence of end-users near the portals, while other promising heating and cooling needs can be found directly along the tunnel length. The work presents the design, construction and installation of a geothermal system prototype exploiting the drainage water heat directly inside the tunnel. The prototype was named Smart Flowing due to the peculiarity of its heat exchange process. The system was realized and installed inside the exploratory tunnel of the Brenner Base Tunnel, near the border between Italy and Austria. The Smart Flowing modules were built outside and later moved inside the tunnel, where they were placed and assembled concurrently to the advancement of the Tunnel Boring Machine. A design procedure was proposed and validated against a testing and monitoring campaign. The data from the experimental activity confirmed that the drainage water flow guarantees long-term stabilization of circulating water temperature and fast heat recovery afterwards, thus securing the considerable power and performance values of a water-water heat pump connected to the system. A sensitivity analysis allowed the reproduction of different working scenarios, in order to generalize the application of Smart Flowing beyond the specific installation context

Key features of the novel geothermal heat exchanger prototype installed at the Brenner Base Tunnel

The design, installation, and testing of an innovative geothermal heat exchanger, tailored for tunnels excavated by Tunnel Boring Machines, will be presented. The prototype was developed by the joint efforts of BBT SE, involved in the construction of a new railway base tunnel system connecting Italy and Austria, and the University of Bologna, engaged in applied research over various aspects of the BBT system. The geothermal heat exchanger consists in a modular horizontal closed-loop system located in the exploratory tunnel of the BBT system, specifically in the space dedicated to collect the drained water at the lining invert. Due to the type of the heat exchange process, working with the drainage water, and for its compact design and simple installation procedure, the prototype was called “Smart Flowing”. Modules were built outside and later moved inside the tunnel, and eventually placed and assembled concurrently to the advancement of the Tunnel Boring Machine. Specific tests were performed to prove the reliability and the efficiency of the system, by simulating the work of a heat pump conditioning system in both heating and cooling modes. Finally, a preliminary assessment of the economic and environmental potential of this innovative prototype was carried out. First results showed the performance of the system for both heat dissipation and extraction. The drainage water flow guarantees a continuous recovery to the natural state, thus improving efficiency compared to classic geothermal heat exchangers. Economic savings and reduction of pollutants and greenhouse gases, as compared to burning fossil fuels, can reach up to 70%

Testing the performance of image representations for mass classification in digital mammograms

In this paper a two-class classification problem is faced. One class is constituted by tumoral masses, breast tumors with size ranging from 3 mm to 30 mm. The other class is constituted by non-masses. A Support Vector Machine (SVM) is used as a classifier. Both, masses and non-masses, are extracted from the University of South Florida (USF) mammographic image database and are presented to the classifier as crops with pixel size 64 x 64. In order to find the optimal solution to this problem, different featureless crops representations are evaluated. In particular, a pixel-based representation, a Discrete Wavelet Transform (DWT) representation and an Overcomplete Wavelet Transform (OWT) representation are tested

Studio di fattibilita’ per lo sfruttamento geotermico delle gallerie del Brennero

Il calore contenuto in profondità negli ammassi rocciosi può essere estratto attraverso un sistema geotermico che prevede l’inserimento di tubazioni in corrispondenza del rivestimento del tunnel, all'interno del quale circola un fluido termovettore che assorbe calore dalle pareti circostanti. Il caso di studio analizzato è la Galleria di Mules, un tunnel scavato in metodo tradizionale all'interno del Granito di Bressanone, che funge come unica finestra di accesso sul lato italiano alla Galleria di Base del Brennero (BBT). Essa si sviluppa in direzione ovest-est per una lunghezza pari circa a 1780 m. In fase di esercizio. Attraverso una caratterizzazione geologica e idrogeologica dell’area di interesse, prove di laboratorio su campioni e rilevazioni delle temperature all’interno della galleria, è stato possibile delineare un quadro geotermico dell’area di interesse. I dati raccolti hanno permesso di ricavare un modello 3D delle temperature dell’area e, attraverso un’apposita procedura di calcolo, quantificare il potenziale energetico estraibile dal tratto di galleria considerato. Sulla base dei risultati ottenuti, è stato realizzato uno schema dettagliato della disposizione del circuito sorgente, adattato sul progetto definitivo del rivestimento interno alla Galleria di Mules. In assenza di potenziali utenze termiche nelle vicinanze del portale di accesso, si è ipotizzato di destinare la risorsa geotermica ad una pavimentazione stradale dotata di sistema snow and ice melting. La pavimentazione permetterà il collegamento fra la strada SS12 e l’imbocco del tunnel. E’ stata effettuata una stima dei costi di investimento dell’intero sistema a pompa di calore e, sulla base del fabbisogno energetico dell’utenza considerata, sono stati valutati i costi di esercizio, confrontandoli con altre possibili soluzioni. Lo studio ha dimostrato la fattibilità tecnico-economica di soluzioni di questo tipo e si pone come primo passo per approfondimenti futuri

Concept, design and testing of an innovative geothermal heat exchanger installed at the Brenner Base Tunnel

The document briefly presents the design, installation and testing of a geoexchangers prototype, exploiting energy through drainage water of the Brenner Base Tunnel system. The prototype was developed by the joint efforts of BBT-SE and the University of Bologna, Department DICAM, employing the synergy of a Master’s thesis work (and working stage) hosted by BBT-SE during the period December 2020 – July 2021 (Spaggiari, 2021). The prototype was called “Smart Flowing” for the intrinsic type of heat exchange process occurring and for its simple design and ease of assembly. It consists in a modular horizontal closed-loop system located into the central drain formed by the invert elements of the exploratory tunnel’s lining. Modules were built outside the tunnel system and later on placed and assembled concurrently to the advancement of the Tunnel Boring Machine. Specific tests, simulating the work of a heat pump conditioning systems in heating and cooling mode, were carried out for a two-month period to prove the reliability and the efficiency of the system. The document is concluded by a preliminary economic and environmental potential assessment of the prototype and some insights about further evolution of the research

Progettazione e collaudo di sistema geotermico per lo sfruttamento delle acque di drenaggio presso la galleria di base del Brennero

L’articolo illustra brevemente le fasi di progettazione, installazione e collaudo relative a uno scambiatore geotermico innovativo ideato per sfruttare il calore proveniente dalle acque di drenaggio e operare in gallerie realizzate con scavo meccanizzato. Il prototipo, che nasce dalla collaborazione tra BBT SE e l’Università di Bologna, trova la sua applicazione nel cunicolo esplorativo della Galleria di Base del Brennero

Possibili impieghi applicativi della risorsa geotermica nell\u2019ambito dei lavori di realizzazione e dell\u2019esercizio della Galleria di Base del Brennero

Il presente lavoro riepiloga e conclude il lavoro svolto nell\u2019ambito della Convenzione di Ricerca tra Brenner BasisTunnel SE - BBT e il Dipartimento DICAM dell\u2019Universit\ue0 di Bologna. Il lavoro \ue8 iniziato il 1\ub0 Luglio 2015 e si conclude ufficialmente con la presente relazione, in anticipo rispetto al termine di chiusura del contratto previsto per il 30 Giugno 2016. Il programma di lavoro \ue8 stato articolato nelle seguenti attivit\ue0: 1. studio degli esempi esistenti in Europa di sfruttamento geotermico delle gallerie (es. galleria di base del Lotschberg-CH, progetto pilota Jenbach-AT); 2. studio delle caratteristiche del rivestimento energetico messo a punto e commercializzato dalla societ\ue0 REHAU; 3. inquadramento dell\u2019area in esame sotto il profilo geologico, idrogeologico, geotecnico e geotermico; 4. analisi delle caratteristiche progettuali della galleria per l\u2019identificazione della fattibilit\ue0 di un rivestimento energetico; 5. caratterizzazione delle propriet\ue0 termiche delle diverse litologie interessate mediante prove di laboratorio; 6. valutazione del potenziale geotermico dell\u2019area di studio; 7. individuazione delle possibili utilizzazioni di energia termica / frigorifera nell\u2019intorno dell\u2019area di interesse; 8. analisi preliminare di fattibilit\ue0 tecnico-economica e di impatto ambientale del progetto di sfruttamento geotermico. L\u2019attivit\ue0 di ricerca \ue8 stata preceduta da una fase preliminare riguardante l\u2019analisi per il possibile utilizzo della risorsa geotermica nell\u2019intero sistema di gallerie del Brennero \u2013 lato italiano. Sono state quindi redatte n\ub03 schede di dettaglio sulle potenzialit\ue0 di sfruttamento geotermico, incluse nel documento Infrastructure spatial planning and environmental effects del Progetto Europeo Swiftly Green, di cui BBT \ue8 partner. L\u2019analisi ha portato quindi a includere la tematica della geotermia all\u2019interno del Green Corridor Development Plan, nella sezione 4.1: Efficient Infrastructure as pre-requisite for traffic operations. L\u2019attivit\ue0 descritta nella presente relazione ha riguardato invece lo studio di dettaglio di un particolare tratto del sistema di gallerie BBT, e cio\ue8 la discenderia di Mules, unica galleria di accesso alle canne principali sul versante italiano dell\u2019opera. La scelta \ue8 ricaduta sulla discenderia di Mules sulla base dei risultati emersi nella fase preliminare. Il lavoro ha consentito di mettere a punto uno studio di fattibilit\ue0 dettagliato, comprendente gli schemi di dettaglio e le geometrie del rivestimento energetico, le modalit\ue0 e i tempi di posa, i costi di installazione, il dimensionamento del locale tecnico con la pompa di calore, la definizione di massima dell\u2019utenza, l\u2019energia termica estraibile e i consumi elettrici per la circolazione del fluido e la compressione in pompa di calore, dipendenti dagli effettivi fabbisogni energetici dell\u2019utenza, anch\u2019essi analizzati. Lo studio di fattibilit\ue0 \ue8 descritto in maniera esaustiva nella Tesi di Laurea Magistrale di Matteo Lanconelli dal titolo Studio di fattibilit\ue0 per lo sfruttamento geotermico delle gallerie del Brennero. Nella presente relazione ne vengono sintetizzati gli aspetti e i risultati principali