Università degli Studi di Napoli "Parthenope"

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico: 
2017/2018
Tipologia di insegnamento: 
Affine/Integrativa
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Corso di afferenza: 
Corso di Corso di Laurea Magistrale in INGEGNERIA GESTIONALE
Sede: 
Napoli
Settore disciplinare: 
SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE (ING-IND/09)
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
9
Anno di corso: 
2
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72

Obiettivi

Il corso mira a fornire gli strumenti per l’analisi delle tecnologie, dei processi e delle politiche nell’ambito dei sistemi energetici con riferimento alla sostenibilità nella produzione e utilizzo dell’energia elettrica. Pertanto il corso sarà orientato sia ad approfondire la conoscenza sui sistemi di conversione termoelettrici che consentono di perseguire l’obiettivo del miglioramento dell’efficienza energetica attraverso l’applicazione cogenerativa, sia allo studio dei sistemi che producono energia elettrica utilizzando le fonti rinnovabili.

Risultati di apprendimento (declinati rispetto ai descrittori di Dublino)

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
Conoscenze approfondite sulle tecnologie energetiche convenzionali basate sull’impiego dei combustibili fossili in assetto cogenerativo
Conoscenze approfondite sulle tecnologie energetiche innovative ed avanzate ad alta efficienza
Conoscenze approfondite sulle tecnologie basate sull’impiego delle fonti rinnovabili
Conoscenze approfondite sui sistemi per la produzione di idrogeno.
Apprendimento dei principali schemi di funzionamento e modalità di regolazione degli impianti di cogenerazione ad alto rendimento (CAR)
Apprendimento delle normative in materia di risparmio energetico, cogenerazione e fonti rinnovabili

Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding)
Capacità di utilizzare strumenti di calcolo termodinamico per lo studio degli impianti di cogenerazione
Capacità di utilizzare strumenti di calcolo termochimico per lo studio degli impianti di produzione di idrogeno
Capacità di applicare i metodi e i criteri di ottimizzazione dei vari sistemi energetici

Autonomia di giudizio (making judgements)
Capacità di individuare la tecnologia energetica più adatta in base al sito di installazione, alla richiesta energetica, ai vincoli ambientali e normativi.
Capacità di analizzare criticamente condizioni di esercizio e prestazioni energetiche
Capacità di valutazioni critiche sulle problematiche ambientali legate alla produzione di energia

Abilità comunicative (communication skills)
Capacità di confronto sulle scelte progettuali
Capacità di relazionare su un progetto ed di esporne i risultati

Capacità di apprendere (learning skills)
Abilità nell’individuazione degli strumenti necessari per migliorare le proprie conoscenza
Abilità nell’individuazione degli strumenti necessari per elaborare idee progettuali

Prerequisiti

Lo studente deve aver acquisito ed assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi di Chimica, Fisica Tecnica ed Impianti, e Macchine
- Bilanciamento e stechiometria delle reazioni;
- Equazioni di Gibbs
- Legge dei gas perfetti;
- Calcolo delle proprietà termodinamiche di sostanze pure;
- Ciclo Rankine, ciclo Joule e cicli combinati
- Rendimenti dei cicli termodinamici. Rendimento di Carnot.
- Principi di funzionamento di pompe e compressori e turbine

Contenuti

INTRODUZIONE ALLA SOSTENIBILITA’ (0,5 CFU, 4 ore di lezione )
- Il problema energetico ed il contenimento delle emissioni. La sostenibilità energetico-ambientale dei sistemi di conversione dell’energia. Scenari di mitigazione delle emissioni di gas serra. Aumento dell’efficienza energetica: efficienza energetica nel settore residenziale e dei servizi, nell’industria, nei trasporti e nell’elettrogenerazione. TECNOLOGIE DI COGENERAZIONE (3 CFU, 8 ore di lezione, 16 ore di esercitazione)
- Impianti termoelettrici in assetto cogenerativo. Modalità di regolazione degli impianti. Impianti in isola, impianti collegati alla rete elettrica e/o termica. Piani di regolazione Q-W. Inseguimento carico elettrico, inseguimento carico termico, condizioni di minimo consumo e/o costo. Calcolo del PES. Microcogenerazione e generazione distribuita. (lezioni teoriche ed esercitazioni con codice di calcolo)
COMBUSTIBILI (1 CFU, 8 ore di lezione)
Combustibili convenzionali e non (combustibili fossili, idrogeno). Limiti di infiammabilità. Energia di attivazione. Rischio incendio ed esplosione. Manutenzione impianti e gestione fornitori
TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE E L’UTILIZZO DELL’IDROGENO (1,5 CFU: 10 ore di lezione, 2 ore di esercitazione)
- Tecnologie per la produzione e l’impiego di idrogeno a fini energetici; sistemi di reforming. Ossidazione parziale, Steam Reforming, Autothermal reforming. Calcolo efficienza dei sistemi di reforming. I sistemi di CO clean-up.
- Celle a combustibile e loro classificazione: PEM, SOFC, MCFC. Principi di funzionamento. Curve di polarizzazione. Calcolo delle perdite ohmiche, di attivazione e di concentrazione.
TECNOLOGIE BASATE SULLE FONTI RINNOVABILI (2,5 CFU: 20 ore di lezione)
- Impianti fotovoltaici: principio di funzionamento, valutazione delle prestazioni, definizione di “Fill Factor”, tipologie di pannelli e configurazioni d’impianto
- Impianti eolici (minieolico, eolico on-shore, eolico off-shore): principio di funzionamento, valutazione prestazioni, limite di Betz, profili a portanza e resistenza
- Impianti idroelettrici: principio di funzionamento, impianti ad acqua fluente, impianti a bacino e serbatoio, impianti di pompaggio, valutazione delle prestazioni, scelta delle turbomacchine
- Il solare termodinamico: principio di funzionamento, progetto Archimede, configurazione d’impianto, valutazione delle prestazioni. Panoramica di impianti con collettori parabolici lineari, con sistemi a torre centrale, con sistemi a concentrazione puntiformi
- Impianti geotermoelettrici: principio di funzionamento, impianti ad alta entalpia e a bassa entalpia, impianti con utilizzo diretto del vapore endogeno ed impianti a ciclo binario, fluidi basso bollenti da utilizzarsi come fluidi vettori negli impianti, valutazione delle prestazioni
- Sistemi di conversione delle biomasse basati su tecnologie tradizionali e avanzate: le biomasse ed il loro impiego per la produzione di energia, Cofiring, Pirolisi, Gassificazione, Combustione, Digestione anaerobica, Digestione aerobica. Tecnologie di gassificazione con torcia al plasma
EMISSIONI E TECNOLOGIE SEQUESTRO DELLA CO2 (0,5 CFU: 4 ore di lezione)
- Tecnologie per il sequestro della CO2: cattura della CO2 a valle e a monte della combustione; combustione con ossigeno; metodi di assorbimento chimici e fisici; modalità di stoccaggio della CO2. Impatto ambientale dei sistemi di conversione dell’energia convenzionali, innovativi e a fonte rinnovabile.

Metodi didattici

L’insegnamento contempla lezioni teoriche ed esercitazioni in aula. Nelle esercitazioni in aula vengono svolti, insieme al docente, esercizi su impianti di cogenerazione.

Verifica dell'apprendimento

L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
L’esame, che ha una durata stimata in circa 45 minuti, è consiste in una prova orale durante la quale sarà sia valutato il livello di conoscenza e la capacità di esposizione degli argomenti trattati durante il corso, sia discusso un elaborato progettuale. Tale elaborato sarà preparato dallo studente, sulla scorta di quanto appreso durante le esercitazioni, ed utilizzando dati di progetto assegnati individualmente dal docente prima del termine del corso.
La valutazione dell’elaborato peserà per il 25% sulla valutazione finale dell’esame.

Testi

“Tecnologie delle energie rinnovabili”, D. Cocco, C. Palomba, P. Puddu, Editore S.G.E.
Dispense a cura del docente accessibili dal sito http://edi.uniparthenope.it/login/index.php

Altre informazioni