Insegnamento ENERGETICA
| Nome del corso di laurea | Ingegneria industriale |
|---|---|
| Codice insegnamento | GP004999 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Federico Rossi |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2026 |
| Erogato | Erogato nel 2026/27 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 1 |
| Periodo | Annuale |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
ENERGIA NUCLEARE SOSTENIBILE
| Codice | A003431 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Federico Rossi |
| Docenti |
|
| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | IIND-07/B |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
ENERGIE RINNOVABILI, EFFICIENTAMENTO E ACCUMULO
| Codice | A003432 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Beatrice Castellani |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria meccanica |
| Settore | IIND-07/A |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano. Le slide a cura del docente sia in Italiano che in inglese. Articoli scientifici in inglese. |
| Contenuti | Il corso offre un approfondimento completo e articolato sui principali aspetti dell’energetica, con particolare riferimento all’accumulo dell’energia in integrazione con le fonti energetiche rinnovabili, e spunti sull’efficientamento dei sistemi energetici. Partendo dall’analisi dello scenario energetico mondiale, europeo e nazionale, il corso esamina le principali sfide e opportunità associate alla transizione energetica, evidenziando il ruolo crescente delle tecnologie di accumulo nel garantire flessibilità e sostenibilità del sistema energetico. Una parte del corso è dedicata allo studio dello stoccaggio dei gas energetici e del loro ruolo nella transizione verso sistemi a basse emissioni di carbonio. Vengono analizzate la filiera del gas naturale e le sue infrastrutture di produzione, trasporto e stoccaggio. Particolare attenzione è rivolta ai giacimenti non convenzionali e alle prospettive future legate a possibili scenari di produzione di gas naturale a ridotta impronta di carbonio. Il corso approfondisce inoltre le tecnologie innovative per lo stoccaggio permanente della CO2, con particolare riferimento ai gas idrati, e il ruolo dell’idrogeno come vettore energetico per la decarbonizzazione del sistema energetico, ma soprattutto come reagente per la produzione di combustibili sintetici. Successivamente vengono esaminate le principali tecnologie di accumulo dell’energia termica, illustrandone i principi fisici, le configurazioni impiantistiche e le applicazioni nei sistemi energetici moderni. Vengono analizzati sia i sistemi a calore sensibile e latente sia le soluzioni termochimiche, evidenziandone il potenziale per incrementare l’efficienza energetica e favorire l’integrazione delle fonti rinnovabili. Il corso affronta quindi le diverse tecnologie di accumulo dell’energia elettrica, analizzandone il ruolo strategico nella gestione delle reti energetiche e nell'integrazione delle fonti non programmabili. Sono presentate e confrontate le principali famiglie di sistemi di accumulo, tra cui le tecnologie meccaniche, elettrochimiche e chimiche, illustrandone principi di funzionamento, prestazioni, vantaggi, limiti e campi di applicazione. Un approfondimento sarà dedicato alla filiera power-to-x e ai cosiddetti e-fuels. Le fonti energetiche rinnovabili costituiscono il contesto applicativo entro il quale vengono valutate le esigenze di accumulo. Il corso descrive le caratteristiche delle principali risorse rinnovabili, con particolare riferimento all’energia solare, eolica e geotermica, analizzandone il contributo al mix energetico e le innovazioni tecnologiche che ne favoriscono una maggiore diffusione. Infine, vengono introdotti i concetti di comunità energetiche e gestione distribuita dell’energia, evidenziando il ruolo centrale dei sistemi di accumulo nel favorire l’autoconsumo, la flessibilità delle reti e la partecipazione attiva degli utenti ai nuovi modelli energetici sostenibili. |
| Testi di riferimento | Dispense a cura del docente. Articoli scientifici suggeriti dal docente. |
| Obiettivi formativi | L'insegnamento fornisce una visione integrata dei sistemi energetici moderni, con particolare riferimento al ruolo delle fonti energetiche rinnovabili, dei gas energetici e delle tecnologie di accumulo nel processo di transizione energetica e decarbonizzazione. Il corso introduce gli studenti ai principali scenari energetici globali, europei e nazionali, fornendo gli strumenti necessari per comprendere le sfide legate alla sicurezza energetica, alla sostenibilità ambientale e all'integrazione delle fonti rinnovabili nei sistemi energetici. L'obiettivo principale dell'insegnamento è fornire le conoscenze teoriche e applicative necessarie per analizzare le diverse opzioni di produzione, conversione, trasporto e stoccaggio dell'energia, con particolare attenzione ai sistemi di accumulo energetico e al loro ruolo nell'integrazione delle fonti rinnovabili e nella riduzione delle emissioni climalteranti. Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere i principi di funzionamento, le prestazioni e gli ambiti applicativi delle principali tecnologie energetiche di stoccaggio e rinnovabili e di valutarne criticamente vantaggi, limiti e potenzialità nel contesto della transizione energetica. L'insegnamento contribuisce inoltre allo sviluppo della capacità di analizzare problemi energetici complessi, formulare valutazioni tecnico-economiche motivate sulla base di dati e modelli, comunicare efficacemente le proprie conclusioni. Lo studente acquisirà infine gli strumenti metodologici necessari per approfondire autonomamente le tematiche del settore energetico e aggiornare le proprie competenze nel corso della futura attività professionale. |
| Prerequisiti | Non richiesti |
| Metodi didattici | Il corso si svolge tramite lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Prova orale |
| Programma esteso | 1. Introduzione e scenario energetico Concetti preliminari di energetica. Scenario energetico mondiale, europeo e nazionale. Sicurezza energetica, transizione energetica e decarbonizzazione. 2. Stoccaggio dei gas energetici e decarbonizzazione Gas naturale: situazione globale, ruolo nel sistema energetico e prospettive future. Giacimenti convenzionali e non convenzionali. Idrati di gas naturale e loro potenziale come risorsa energetica e mezzo di stoccaggio. Modalità di trasporto del gas naturale: gas compresso (CNG), gas naturale liquefatto (LNG) e trasporto mediante gas idrati. Filiera LNG: liquefazione, trasporto, stoccaggio e rigassificazione. Tecnologie per lo stoccaggio permanente della CO2 con particolare riferimento ai gas idrati e confronto con le principali opzioni di sequestro geologico. Idrogeno come vettore energetico e come reagente per la produzione di combustibili sintetici. Produzione dell'idrogeno mediante steam reforming ed elettrolisi. Tecnologie di stoccaggio dell'idrogeno. 3. Sistemi di accumulo dell'energia termica Definizioni e classificazione dei sistemi di accumulo termico. Principi di accumulo sensibile, latente e termochimico. Sistemi di accumulo del calore sensibile: accumuli ad acqua, ghiaia, caverne, acquiferi (Aquifer Thermal Energy Storage – ATES) e letti porosi (packed bed). Sistemi di accumulo del calore latente mediante materiali a cambiamento di fase (PCM): sali idrati, paraffine, acidi grassi e clatrati idrati. Sistemi di accumulo termochimico. Stoccaggio del freddo. Applicazioni dei PCM nei sistemi energetici, nell'edilizia e nella termotecnica. 4. Sistemi di accumulo dell'energia elettrica Definizioni, classificazione e parametri di valutazione dei sistemi di accumulo. Accoppiamento con le fonti energetiche rinnovabili e servizi di rete. Indicatori tecnico-economici e definizione del Levelized Cost of Storage (LCOS). Accumulo meccanico dell'energia: impianti di pompaggio idroelettrico (PHS), Compressed Air Energy Storage (CAES), Liquid Air Energy Storage (LAES) e volani. Principi di funzionamento, caratteristiche tecniche e configurazioni impiantistiche. Accumulo chimico dell'energia: combustibili sintetici, e-fuels e processi termochimici di conversione dell'energia. Processi Power-to-Gas e Power-to-X. Produzione di metano sintetico, ammoniaca, metanolo. Accumulo elettrochimico dell'energia: richiami di elettrochimica, prestazioni delle celle elettrochimiche e principali tecnologie di batterie. Batterie al piombo-acido, nichel-metallo idruro, litio-ione, sodio-nichel cloruro (ZEBRA), batterie a flusso (flow batteries) e tecnologie emergenti. 5. Fonti energetiche rinnovabili Fotovoltaico. Eolico. Geotermico. 6. Comunità energetiche e sistemi energetici distribuiti Comunità energetiche rinnovabili. Autoconsumo individuale e collettivo. Integrazione tra generazione distribuita, sistemi di accumulo e gestione intelligente dell'energia. Ruolo delle comunità energetiche nel processo di decarbonizzazione, nella flessibilità delle reti elettriche e nella valorizzazione delle fonti energetiche rinnovabili. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7,11,13 |