Università degli Studi di Perugia

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Insegnamento SISTEMI ENERGETICI

Nome del corso Ingegneria per l'ambiente e il territorio
Codice insegnamento GP004441
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Gianni Bidini
CFU 10
Regolamento Coorte 2018
Erogato Erogato nel 2019/20
Erogato altro regolamento
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa integrata
Suddivisione

PIANIFICAZIONE ENERGETICA

Codice GP006030
CFU 5
Docente responsabile Giorgio Baldinelli
Docenti
  • Giorgio Baldinelli - Didattica Ufficiale
Ore
  • 40 Ore - Didattica Ufficiale - Giorgio Baldinelli
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/10
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Le interazioni fra i sistemi energetici e l’ambiente. L’inquinamento atmosferico. Altre forme di inquinamento. Energia. La pianificazione energetica.
Testi di riferimento G. Moncada Lo Giudice, F. Asdrubali, La sfida dell’energia – Cambiamenti climatici, energia e ambiente in un mondo inquieto, Franco Angeli, 2007.

Saranno inoltre distribuite dispense a cura del docente.
Obiettivi formativi L'obiettivo primario del modulo consiste nel fornire agli allievi gli strumenti per conoscere le problematiche relative alle fonti energetiche, al loro impatto sull'ambiente e alle modalità di gestirne la pianficazione.
Le conoscenze acquisite verteranno sulle fonti energetiche tradizionali e sulla filiera dei sistemi energetici.
Prerequisiti Fisica tecnica.
Metodi didattici Il corso è organizzato con lezioni in classe sugli argomenti. Inoltre, sono previsti momenti interattivi in gruppi per una migliore comprensione delle dinamiche legate alle tematiche di politica energetica.
Altre informazioni La frequenza è facoltativa ma fortemente consigliata.
Modalità di verifica dell'apprendimento La verifica del profitto consiste in un colloquio orale della durata di circa 30 minuti.
L'esame è finalizzato ad accertare: i) il livello di
conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del corso ii) il livello di
competenza nell’esporre le problematiche legate all'approvigionamento energetico iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito. La prova orale ha anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione e di sostenere un rapporto dialettico durante discussione.
Programma esteso LE INTERAZIONI FRA I SISTEMI ENERGETICI E L’AMBIENTE.
Impatto ambientale dei sistemi energetici, ruolo della produzione e distribuzione dell’energia sull’impatto ambientale, valutazione degli effetti ambientali e sanitari.
L’INQUINAMENTO ATMOSFERICO
Sorgenti, inquinanti, legislazione, tecniche per il controllo delle emissioni. L’inquinamento globale: piogge acide, ozono, effetto serra. Le conferenze internazionali in materia di clima e ambiente: il Protocollo di Kyoto, la carta di Aalborg e i processi di Agenda 21.
ALTRE FORME DI INQUINAMENTO.
L’inquinamento termico, acustico, luminoso, elettromagnetico.
ENERGIA.
Impiego dell'energia, quadro energetico mondiale, quadro energetico nazionale, carbone: domanda e offerta, gas Naturale: domanda e offerta, petrolio: domanda e offerta.

LA PIANIFICAZIONE ENERGETICA
La pianificazione energetica nazionale, regionale e comunale: normative, procedure, metodologie, contenuti e fasi. La gestione razionale delle risorse. La diversificazione delle fonti e l’incentivazione delle fonti energetiche rinnovabili e alternative. Emission trading. Mercato dell’energia. Certificati verdi e certificati bianchi. Applicazioni, esempi e casi di studio.

SISTEMI ENERGETICI INNOVATIVI

Codice GP006031
CFU 5
Docente responsabile Gianni Bidini
Docenti
  • Gianni Bidini - Didattica Ufficiale
Ore
  • 40 Ore - Didattica Ufficiale - Gianni Bidini
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/09
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Impianti con turbina a vapore
Impianti con turbina a gas
Motori a combustione interna
Cogenerazione
Cogenerazione elettrica e termica
Cicli combinati gas- vapore: caldaie a recupero
Energie alternative
Analisi delle principali fonti energetiche alternative: Energia idraulica, energia geotermica, Energia solare, Energia eolica.
Cambiamenti climatici. Protocollo di Kyoto e quadro legislativo.
Emission trading.
Tecnologie per la riduzione delle emissioni di CO2.
Celle a combustibile
Testi di riferimento G. Bidini Macchine 2 Macchine volumetriche, Il Formichiere 2018
G. Bidini Macchine 3 Sistemi energetici, Il Formichiere 2018
G. Bidini Macchine 4 Impianti idroelettrici, cogenerazione e cicli combinati, Il Formichiere 2018
Obiettivi formativi L'insegnamento rappresenta il primo corso di impianti e componenti di sistemi energetici
L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per l'analisi progettuale e di verifica di funzionamento dei componenti e dei sistemi energetici
Le principali conoscenze acquisite saranno
Impianti con turbina a vapore
Descrizione del ciclo elementare. Miglioramenti al circuito elementare: surriscaldamenti ripetuti, rigenerazione termica. Descrizione dell’impianto a vapore: circuito aria fumi e acqua vapore. Emissioni da impianti a vapore

Impianti con turbina a gas
Descrizione del ciclo elementare. Miglioramenti al ciclo semplice: rigenerazione termica, compressione interrefrigerata, post-combustione, iniezione di acqua e/o vapore. Emissioni inquinanti da impianti con turbina a gas
Motori a combustione interna
Introduzione ai motori a combustione interna, cicli termodinamici, cicli reali; diagramma di distribuzione delle fasi; espressione della potenza di un motore; motore a 2 tempi; sistemi di iniezione. Analisi della combustione ed emissioni inquinanti
Cogenerazione
Cogenerazione elettrica e termica
Cicli combinati gas- vapore: caldaie a recupero
Sistemi cogenerativi con turbina a gas, turbina a vapore, motore a combustione interna, gruppo combinato, ciclo Cheng
Energie alternative
Analisi delle principali fonti energetiche alternative: Energia idraulica, energia geotermica, Energia solare, Energia eolica.
Cambiamenti climatici. Protocollo di Kyoto e quadro legislativo.
Emission trading.
Tecnologie per la riduzione delle emissioni di CO2.
Tecnologie per l'uso pulito del carbone. Gassificazione del carbone. Tipologia e prestazioni dei gassificatori.
Celle a combustibile
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenza acquisite) saranno:
analizzare un ciclo motore ad accensione spontanea o ad accensione comandata
dimensionare e verificare i principali parametri di un impianto con turbina a vapore in varie condizioni operative
analizzare il funzionamento dei più comuni sistemi cogenerativi
dimensionare e verificare le varie tipologie dei sistemi di produzione di energia idroelettrici
analizzare e confrontare vari sistemi di accumulo
analizzare il funzionamento di celle a combustibile
Prerequisiti Gli argomenti trattati nel modulo richiedono di avere la capacità di risolvere semplici bilanci di massa ed energia e la capacità di risolvere semplici integrali e derivate.
Metodi didattici Il corso è organizzato nel seguente modo
Lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso
Lezioni nei laboratori di macchine. Gli studenti saranno divisi in gruppi (massimo 3 studenti per gruppo) e seguiranno 8 lezioni mirate di 2 ore ciascuna
Altre informazioni la frequenza è consigliata
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame prevede una prova orale e/o una prova scritta. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma (motori alternativi a combustione interna, turbomacchine, sistemi energetici). la prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorica. La prova scritta consiste nella soluzione di due/tre problemi a carattere computazionale e/o dimensionamento di parte di impianto e/o domande a risposta multipla e/o aperta sui contenuti tecnici e metodologici de programma. La prova ha una durata non superiore alle 3 ore ed è finalizzata a verificare la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche, la capacità di comprensione delle problematiche proposte e la capacità di comunicare in modo scritto
La prova può inoltre consistere, a complemento delle alte prove, nella discussione di un caso studio proposto dal docente come attività di laboratorio riguardante una o più prove sperimentali, svolte come progetto svolto in modo individuale o di gruppo. Nella discussione saranno illustrate le problematiche poste nel caso assegnato, le possibili alternative di progetto, l’eventuale contesto normativo, l’impostazione metodologica adottata, l’analisi dei risultati ottenuti. La discussione può avvalersi di una relazione scritta o di circa 10 slide e prevedere la richiesta di approfondimenti teorici e di chiarimenti di dettaglio da parte dei membri della commissione di esame.
La prova nel suo insieme consente di accertare sia la capacità di conoscenza e comprensione, sia la capacità di applicare le competenze acquisite, sia la capacità di esposizione, sia la capacità di apprendere ed elaborare soluzioni in autonomia di giudizio.
Programma esteso Impianti con turbina a vapore
Descrizione del ciclo elementare. Miglioramenti al circuito elementare: surriscaldamenti ripetuti, rigenerazione termica. Descrizione dell’impianto a vapore: circuito aria fumi e acqua vapore. Emissioni da impianti a vapore
Impianti con turbina a gas
Descrizione del ciclo elementare. Miglioramenti al ciclo semplice: rigenerazione termica, compressione interrefrigerata, post-combustione, iniezione di acqua e/o vapore. Emissioni inquinanti da impianti con turbina a gas
Motori a combustione interna
Introduzione ai motori a combustione interna, cicli termodinamici, cicli reali; diagramma di distribuzione delle fasi; espressione della potenza di un motore; motore a 2 tempi; sistemi di iniezione. Analisi della combustione ed emissioni inquinanti
Cogenerazione
Cogenerazione elettrica e termica
Cicli combinati gas- vapore: caldaie a recupero
Sistemi cogenerativi con turbina a gas, turbina a vapore, motore a combustione interna, gruppo combinato, ciclo Cheng
Energie alternative
Analisi delle principali fonti energetiche alternative: Energia idraulica, energia geotermica, Energia solare, Energia eolica.
Cambiamenti climatici. Protocollo di Kyoto e quadro legislativo.
Emission trading.
Tecnologie per la riduzione delle emissioni di CO2.
Tecnologie per l'uso pulito del carbone. Gassificazione del carbone. Tipologia e prestazioni dei gassificatori.
Celle a combustibile
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