Obiettivi Formativi

Obiettivo del corso è quello di: OF_1 (Conoscenza e comprensione) far acquisire agli studenti un’adeguata conoscenza e comprensione dei problemi associati alla produzione di carburanti e combustibili a minor impatto ambientale mediante tecniche di raffinazione e di trasformazione chimica (processi di cracking termico e catalitico, reforming catalitico, idrocracking, processi termici e catalitici per la trasformazione di residui); nonché fornire gli strumenti per la comprensione delle attuali tecnologie e dei principi di funzionamento dei dispositivi per accumulo di energia termica ed elettrica per applicazioni mobili e fisse. OF_3 (Autonomia di giudizio) far sviluppare la capacità di applicare in maniera autonoma le nozioni teoriche acquisite, per impostare, analizzare e risolvere problemi attinenti ai settori dell’ingegneria meccanica e saper effettuare scelte progettuali autonome inerenti allo sviluppo delle diverse tecnologie e processi proposti. OF_2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione) Alla fine del corso gli studenti: avranno familiarità con i principi dell’innovazione tecnologica dei diversi processi industriali e prodotti di trasformazione di materie prime di origine fossile e di materie prime rinnovabili a carburanti e combustibili; saranno in condizione di poter affrontare problemi di valutazione delle soluzioni tecnologiche più idonee per specifiche applicazioni nonché di gestire l'innovazione tecnologica di accumulo di energia con particolare attenzione agli aspetti ambientali. Un ulteriore obiettivo del corso è quello di far acquisire agli studenti: OF_4 (Abilità comunicative) adeguata capacità di comunicazione mediante l’acquisizione di un linguaggio tecnico-scientifico specifico del settore e comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità a interlocutori specialisti e non specialisti. OF_5 (Capacità di apprendimento) Inoltre, si propone di far sviluppare una mentalità flessibile e una robusta metodologia di studio e lavoro, la capacità di applicare le conoscenze acquisite nel risolvere problemi a tematiche nuove o non familiari, attraverso lo svolgimento di attività di sviluppo pratico di concetti teorici, utilizzando tecniche e strumenti adeguati con l’analisi di esempi pratici o applicazioni ed esercitazioni da svolgere sia individualmente che in gruppo.

Learning Goals

The course aims: OF_1 (Knowledge and understanding) to give students skills and knowledge on the fundamentals of the production of fuels with lower environmental impact by means of refining and chemical processing techniques (catalytic crack processes, catalytic reforming, hydrocracking, thermal and catalytic processes for processing of waste); to provide tools needful to understand current technologies and the operating principles of devices for thermal and electrical energy storage for mobile and fixed applications. OF_5 (Learning skills) Furthermore, it aims to develop the ability to apply the acquired knowledge in solving problems related to new or unfamiliar issues, by carrying out practical development of theoretical concepts, using appropriate techniques and tools with the analysis of practical examples or applications and exercises to be performed both individually and in groups; to make students able to acquire appropriate study, description and scientific investigation methods. OF_4 (Communication skills) to use properly the technical, graphics and scientific languages of the specific discipline to communicate clearly and unambiguously to specialist and non-specialist interlocutors. OF_3 (Autonomy of judgment) to apply independently their knowledge to solve engineering problems with suitable techniques and tools. OF_2 (Ability to apply knowledge and understanding) The training objective is to make the student able to compare different techniques of transformation of raw materials of fossil origin and of renewable raw materials to fuels, and to apply knowledge and understanding to the design equipment (identification of performance parameters and sizing of facilities, etc.); to deal with the evaluation problems of the most suitable technological solutions for specific applications, as well as to manage the technological energy storage with particular attention to environmental problems.

Metodi didattici

Modulo: A000295 - TECNOLOGIE PER L'ACCUMULO DI ENERGIA Modulo “Tecnologie per l’accumulo di energia” Lezioni - Seminari - Esercitazioni - Il corso si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali e seminari su specifici aspetti disciplinari; Sono previste esercitazioni individuali e di gruppo per valutare l'interesse per la disciplina e il livello di approfondimento degli studenti. Modulo: A000296 - TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA --

Teaching Methods

Modulo: A000295 - TECNOLOGIE PER L'ACCUMULO DI ENERGIA Module “Technologies for the energy storage” Lessons - Seminars - Practice - The course takes place mainly through lectures and seminars on specific disciplinary aspects; Individual and group exercises are planned to assess the interest in the discipline and the level of depth of the students. Modulo: A000296 - TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA --

Prerequisiti

è richiesta la conoscenza di fondamenti di fisica, chimica ed elettrochimica.

Prerequisites

Knowledge of basic notions of chemistry, physics and electrochemistry is required.

Verifiche dell'apprendimento

Modulo: A000295 - TECNOLOGIE PER L'ACCUMULO DI ENERGIA A completamento del primo modulo, si effettua una prova in itinere orale sugli argomenti del programma eseguito, a cui viene attribuito un voto che peserà sull’esame finale per il 50%. Possono accedere a questa prova in itinere gli studenti frequentanti e non frequentanti. La prova in itinere avrà validità un anno solare. L’esame finale consiste in una prova orale sugli argomenti del programma finalizzata ad accertare le conoscenze acquisite e le capacità di applicarle in maniera critica adoperando un linguaggio tecnico ed un approccio metodologico adeguati. Modulo: A000296 - TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA --

Assessment

Modulo: A000295 - TECNOLOGIE PER L'ACCUMULO DI ENERGIA At the end of the first module, an oral on-going test is carried out on the topics of the executed program, to which a mark is attributed which will weigh on the final exam for 50%. Attending and non-attending students can take this test. The ongoing test will be valid for one calendar year. The final exam consists of an oral exam on the program topics aimed to ascertaining the acquired knowledge and the ability to apply it critically using an appropriate technical language and a methodological approach. Modulo: A000296 - TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA --

Programma del Corso

Modulo: A000295 - TECNOLOGIE PER L'ACCUMULO DI ENERGIA Modulo “Tecnologie per l’accumulo di energia” Congruentemente con gli obiettivi formativi, il corso è articolato in due parti principali, la prima dedicata alle tecnologie per l'accumulo di energia termica: • Principali parametri per definire la performance dei sistemi di accumulo termico • Principi e tipologie di accumulo termico • Materiali per l’accumulo di calore sensibile • Materiali per l’accumulo di calore latente • Materiali a cambiamento di fase • Materiali per l'accumulo termochimico del calore • Tipologie di impianto - stoccaggio stagionale - accumulo termico negli edifici - produzioni del freddo - applicazione particolari - impianti per la generazione elettrica • Applicazioni e prospettive La seconda parte è dedicata alle problematiche dell'accumulo di energia elettrica in particolare per mezzi mobili e quelle concernenti l’utilizzo d’idrogeno come fluido energetico; • Vettori energetici non tradizionali: Idrogeno -Accumulo d’idrogeno: Meccanico (Compressione, liquefazione), Chimico (idruri), Fisico (leghe metalliche, adsorbimento) - Dispositivi per il rilascio e l’accumulo d’idrogeno - Sistemi di accumulo sui veicoli • Sistemi di accumulo nella trazione elettrica • Batterie ed accumulatori -Batterie a elettrolita liquido -Batterie a elettrolita non-liquido -Batterie Metallo-Aria -Batterie a flusso • Supercondensatori -Capacitori elettrochimici -Pseudocapacitori elettrochimici -Sistemi per supercapacitori -Impiego dei supercapacitori -Applicazioni nel settore dei trasporti Inoltre, saranno condotte esercitazioni sull’impatto ambientale individuale e l’impronta ecologica, per contestualizzare il corso nella realtà attuale Modulo: A000296 - TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA --

Course Syllabus

Modulo: A000295 - TECNOLOGIE PER L'ACCUMULO DI ENERGIA Module “Technologies for the energy storage” According to the educational objectives, the course is divided into two main parts, the first dedicated to technologies for the storage of thermal energy: • Main parameters to define the performance of thermal storage systems • Principles and types of thermal energy storage • Materials for sensible heat storage • Materials for latent heat storage • Phase change materials • Materials for thermochemical heat storage • Types of plant -seasonal storage -thermal storage in buildings -cold production -particular applications - plants for electricity generation • Applications and perspectives The second part is dedicated to the problems of electrical energy storage, in particular for mobile vehicles and those concerning the use of hydrogen as an energy fluid; • Non-traditional energy carriers: Hydrogen - Hydrogen storage: Mechanical (Compression, liquefaction), Chemical (hydrides), Physical (metal alloys, adsorption) - Devices for the release and the storage of hydrogen - storage systems on vehicles • Storage systems in the electric traction • Batteries and accumulators - Liquid electrolyte batteries - Non-liquid electrolyte batteries - Metal-Air Batteries - Flow batteries • Supercapacitors - Electrochemical capacitors - Electrochemical pseudocapacitors - Systems for supercapacitors - Use of supercapacitors - Applications in the transport sector In addition, exercises will be conducted on the individual environmental impact and the ecological footprint, to contextualize the course in today's reality Modulo: A000296 - TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA --