Insegnamento PROGETTO DI SISTEMI ENERGETICI
| Nome del corso di laurea | Ingegneria meccanica |
|---|---|
| Codice insegnamento | A005745 |
| Curriculum | Energy |
| Docente responsabile | Giovanni Cinti |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 9 |
| Regolamento | Coorte 2025 |
| Erogato | Erogato nel 2026/27 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/08 |
| Anno | 2 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Tecnologie per la produzione e l’utilizzo dell’idrogeno e di combustibili innovativi. Tecniche di modellazione e analisi (sperimentale, CFD 0D e 1D) dei sistemi di propulsione, incluse le componenti del balance of plant. Progettazione, test e integrazione dei sistemi in applicazioni reali (terrestri, navali, aeree), con attenzione all’ottimizzazione energetica e ambientale. Metodologie di validazione dei modelli dei sistemi energetici e valutazione della sostenibilità attraverso LCSA (Life Cycle Sustainability Assessment) e TEA (Techno-Economic Analysis). |
| Testi di riferimento | Appunti forniti a lezione, pubblicazioni scientifiche condivise dal docente |
| Obiettivi formativi | l corso fornisce le competenze per: Comprendere e descrivere le tecnologie per la produzione e l’utilizzo dell’idrogeno e di combustibili innovativi, integrando conoscenze di elettrochimica e parametri operativi. Applicare tecniche di modellazione termodinamica e CFD (0D e 1D) per l’analisi dei sistemi di propulsione e dei componenti energetici, inclusa la modellazione del balance of plant. Condurre analisi sperimentali su prototipi e modelli di sistemi di propulsione, valutandone le prestazioni e integrandoli nell’utilizzatore finale. Progettare e ottimizzare sistemi di propulsione complessi, utilizzando metodi di analisi di sensibilità e criteri di ottimizzazione come la Pinch analysis. Valutare la sostenibilità ambientale, economica e tecnica delle tecnologie energetiche studiate, mediante metodi quali la Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) e la Techno-Economic Analysis (TEA). Utilizzare metodologie di validazione dei modelli per garantire l’affidabilità delle simulazioni applicate a sistemi di propulsione terrestri, navali e aerei. |
| Prerequisiti | Conoscenze di base di fisica e termodinamica, in particolare su energia, lavoro, calore, e cicli termodinamici. Competenze fondamentali di meccanica del veicolo, comprese le forze resistenti al moto (aerodinamica, attrito da rotolamento, inerzia). Elementi di chimica ed elettrochimica. Capacità di svolgere bilanci di massa ed energia applicati a sistemi complessi. Competenze base di analisi dei dati sperimentali e familiarità con strumenti di misura e test nel contesto di sistemi energetici o di propulsione. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: Lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso Lezioni frontali nei laboratori di macchine. |
| Altre informazioni | La frequenza è consigliata. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | prova orale progetto/caso studio |
| Programma esteso | UNITÀ DIDATTICA 1: Richiami di analisi energetica del veicolo e dei relativi sistemi di propulsione: cinetica, potenziale, aerodinamica, rotolamento, inerzia. Modalità operative powertrain: trazione, frenata, veleggiamento. UNITÀ DIDATTICA 2: Richiami di sistemi energetici, analisi dello scenario energetico, il ruolo dell’idrogeno e delle celle a combustibile nelle politiche energetiche mondiali, EU e territoriali; UNITÀ DIDATTICA 3:Tecniche di studio e analisi sistemi di propulsione. Definizione del sistema, parametri operativi ed impatto nelle prestazioni. Metodi di analisi sperimentale (raw gas analysis, optical analysis, indicating analysis) e metodi di modellazione CFD 0D e 1D (dinamica dei flussi, dimensionamento) dei componenti del sistema di propulsione e relative interazione. UNITÀ DIDATTICA 4:Studio delle tecnologie per la produzione e l’utilizzo dell’idrogeno e di combustibili innovativi. Elettrochimica di base, analisi di primo principio del componente, parametri operativi principali e relativo impatto sulla tecnologia. UNITÀ DIDATTICA 5:Test su prototipi e modelli per la caratterizzazione del sistema di propulsione e l’integrazione all’interno dell’utilizzatore finale. Valutazione dell’implementazione dei componenti in ottica di ottimizzazione delle performance energetiche ed ambientali. Metodologie di analisi di impatto dei parametri operativi (analisi di sensibilità) e relativa progettazione e ri-progettazione del sistema integrato. UNITÀ DIDATTICA 6:Tecniche di modellazione termodinamica. Esempi di modellazione 0 dimensionale di celle a combustibile ed elettrolizzatori operanti con idrogeno e combustibili innovativi (ammoniaca, metanolo, biometano). Modellazione del balance of plant (compressori, scambiatori, miscelatori, reattore) e criteri di ottimizzazione (Pinch analysis). UNITÀ DIDATTICA 7:Principi di progettazione basata su dati sperimentali e di modellazione. Metodologie di validazione dei modelli. Applicazione delle metodologie a sistemi di propulsione per applicazioni terrestri, navali od aeree. UNITÀ DIDATTICA 8:Presentazione ed utilizzo di sistemi per la valutazione della sostenibilità dei sistemi energetici con esempi applicativi delle tecnologie studiate. Studio degli impatti di ciclo di vita (LCSA) degli impatti economici (TEA); |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7, 11, 13 |