Insegnamento SISTEMI ENERGETICI
| Nome del corso di laurea | Ingegneria per l'ambiente e il territorio |
|---|---|
| Codice insegnamento | GP004441 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Gianni Bidini |
| CFU | 10 |
| Regolamento | Coorte 2020 |
| Erogato | Erogato nel 2021/22 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 2 |
| Periodo | Annuale |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
PIANIFICAZIONE ENERGETICA
| Codice | GP006030 |
|---|---|
| CFU | 5 |
| Docente responsabile | Giorgio Baldinelli |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/10 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il quadro energetico-ambientale globale. Le fonti energetiche tradizionali. I mercati dell'energia. Le interazioni fra i sistemi energetici e l’ambiente. La pianificazione energetica. |
| Testi di riferimento | Saranno 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 tradizionali, al loro impatto sull'ambiente e alle modalità di gestirne la pianificazione. |
| 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 | Il quadro energetico mondiale e nazionale. Inquinamento globale. Trattati internazionali per la protezione dell'ambiente. Il carbone. Il gas. Il petrolio. Energia nucleare. Mercato dell'energia elettrica. Mercato del gas. Indicatori economici. Incentivi. Inquinamento atmosferico dei sistemi energetici. Inquinanti secondari e sorgenti di emissione. Inquinamento idrico e termico dei sistemi energetici. Inquinamento da C.E.M. . Pianificazione energetica comunale. Esempi di pianificazione energetica comunale. I Piani d'Azione per l'Energia Sostenibile |
SISTEMI ENERGETICI INNOVATIVI
| Codice | GP006031 |
|---|---|
| CFU | 5 |
| Docente responsabile | Gianni Bidini |
| Docenti |
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| Ore |
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| 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 |