Obiettivi Formativi

Il corso intende affrontare in modo complessivo le tecnologie utilizzate nei processi di conversione dell'energia con particolare attenzione al loro impatto sull’ambiente. Vengono analizzate ed affrontate le problematiche della sostenibilità energetica e dell'uso di fonti di energia rinnovabile a confronto con l'utilizzazione delle fonti convenzionali. Inoltre, vengono definiti i criteri di progettazione e d’analisi delle macchine per lo sfruttamento delle fonti rinnovabili con lo scopo di fornire: -la capacità di progettare sistemi energetici di elevata complessità e di essere in grado di raccogliere e interpretarne i dati utili alla fase di progettazione preliminare e definitiva; -un'adeguata padronanza nell'utilizzo dei moderni sistemi di calcolo per lo studio e la progettazione dei sistemi energetici.

Learning Goals

The course is addressed toward the study of technologies used in energy conversion processes with particular attention to their impact on the environment. Issues on energy sustainability and the use of renewable energy sources in comparison with the conventional ones are analyzed. Furthermore, the design criteria and analysis of machines are defined for the exploitation of renewable sources with the aim of providing: - the ability to design energy systems of high complexity and to be able to collect and interpret the data useful to the preliminary and the final design stage; - the adequate mastery in the use of modern computing systems for the study and design of energy systems from renewable sources.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni

Teaching Methods

Lectures and exercises

Prerequisiti

Sono necessarie le conoscenze di base delle Macchine a Fluido, nonché quelle derivanti dai Corsi che trattano la Chimica di base e la Fisica Tecnica.

Prerequisites

The knowledge acquired through the courses of Chemistry, Hydraulic and Thermal Machines Fundamentals are required, along with the basic notions of Chemistry and Thermodynamics.

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale

Assessment

Oral examination

Programma del Corso

Introduzione: - Classificazione delle fonti di energia convenzionali e rinnovabile. Vettori energetici; esigenze di mobilità; necessità di generazione di caldo/freddo. Tipologie di impianti. Ricerca tecnologica: stato dell’arte e prospettive. Impianti da fonti convenzionali - Impianti motori a vapore, a gas ed idraulici - Architetture e principi di funzionamento degli impianti di potenza per la produzione dell’energia elettrica. - Impianti combinati e cogenerativi - Architetture e principi di funzionamento degli impianti combinati e cogenerativi per la produzione di energia elettrica e calore. Impianti da fonti rinnovabili - Impianti di generazione da Biomassa: Classificazione; la biomassa; architetture e principi di funzionamento degli impianti a biomassa; criteri di progettazione. - Impianti di generazione da fonte Eolica: Classificazione; il vento; architetture e principi di funzionamento degli impianti eolici; criteri di progettazione. - Impianti di generazione da fonte Solare: Classificazione; la radiazione solare; cenni sugli impianti fotovoltaici; impianti solari termici e termodinamici; solar cooling; architetture e principi di funzionamento degli impianti solari; criteri di progettazione. - Impianti di generazione da Idrogeno: Classificazione; generazione dell’idrogeno; impianti a celle a combustibile; architetture e principi di funzionamento degli impianti a celle a combustibile; criteri di progettazione. Mobilità sostenibile: - Biocombustibili: Richiami sui motori a combustione interna; Biogasolio; Bioetanolo/Biometanolo; Biogas; Cenni sui sistemi di propulsione convenzionali; Sistemi di propulsione ibridi; Sistemi di propulsione innovativi.

Course Syllabus

Introduction: Conventional and renewable energy sources classification. Energy carriers; hot and cold generation. Types of systems. Technological research: current status and prospects. Plants from conventional sources: - Vapor, gas and hydraulic engine systems – Types and working principles of power systems for electric power production. - Combined heat and power systems - Types and working principles of this systems for electric power and heat production. Plants from renewable energy: - Generation plants from Biomass: Classification; biomass; architectures and working principles of biomass plants; design criteria. - Wind power generation plants: Classification; the wind; architectures and working principles of wind farms; design criteria. - Solar power generation systems: Classification; the solar radiation; hints on photovoltaic systems; thermal and thermodynamic solar plants; solar cooling; architectures and working principles of solar systems; design criteria. - Hydrogen generation plants: Classification; hydrogen production; architecture and working principles of fuel cells systems; design criteria. Sustainable mobility: - Biofuels: Hints on internal combustion engines; Biodiesel; Bioethanol / Biomethanol; Biogas; Conventional propulsion systems; Hybrid propulsion systems; Innovative propulsion systems.