INGEGNERIA MECCANICA
SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE
Classe di corso: LM-33 - Classe delle lauree magistrali in Ingegneria meccanica
AA: 2022/2023
Sedi: MESSINA
Legenda
CFU: n. crediti dell’insegnamento
CFU LEZ: n. cfu di lezione in aula
CFU LAB: n. cfu di laboratorio
CFU ESE: n. cfu di esercitazione
FREQUENZA:Libera/Obbligatoria
MODULI:SI - L'insegnamento prevede la suddivisione in moduli, NO - non sono previsti moduli
ORE: n. ore programmate
ORE LEZ: n. ore programmate di lezione in aula
ORE LAB: n. ore programmate di laboratorio
ORE ESE: n. ore programmate di esercitazione
SSD:sigla del settore scientifico disciplinare dell’insegnamento
TAF:sigla della tipologia di attività formativa
TIPOLOGIA:LEZ - lezioni frontali, ESE - esercitazioni, LAB - laboratorio
Obiettivi Formativi
Il corso intende fornire le conoscenze sui seguenti punti:
OF_1 (Conoscenza e comprensione)
- le tecnologie utilizzate nei processi di conversione dell'energia con particolare attenzione al loro impatto sull’ambiente;
- gli aspetti relativi alla sostenibilità energetica e all'uso di fonti di energia rinnovabile a confronto con l'utilizzazione delle fonti convenzionali;
- la definizione dei criteri di progettazione e di analisi delle macchine per lo sfruttamento delle fonti rinnovabili;
OF_2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione)
Lo studente quindi acquisisce:
- la capacità di progettare sistemi energetici di media ed elevata complessità e di essere in grado di raccogliere e interpretare i dati utili alle fasi di progettazione preliminare e definitiva;
- un'adeguata padronanza nell'utilizzo dei moderni sistemi di calcolo per lo studio e la progettazione dei sistemi energetici da fonti rinnovabili in campo stazionario e automotive;
- la capacità di conoscere e comprendere le metodologie generali di approccio.
OF_3 (Autonomia di giudizio)
- la capacità di effettuare scelte progettuali in maniera autonoma e consapevole;
OF_4 (Abilità comunicative)
- la capacità di presentare i risultati ottenuti utilizzando un linguaggio tecnico appropriato;
OF_5 (Capacità di apprendimento)
- la capacità di applicare una metodologia di lavoro ordinata e adatta a portare a termine un’attività progettuale in team working.Learning Goals
Metodi didattici
Lezioni frontali, esercitazioni e realizzazione di un progetto da effettuare in gruppo.Teaching Methods
Prerequisiti
è richiesta la conoscenza di nozioni di chimica, fisica, della termodinamica, nonché dei principi di funzionamento delle macchine a fluido.Prerequisites
Verifiche dell'apprendimento
Le modalità di verifica dell’apprendimento saranno effettuate mediante colloquio che verterà su una presentazione e discussione del progetto realizzato e sugli argomenti trattati durante il corso. Ciò consentirà di valutare le capacità di apprendimento e di riflessione critica.
La discussione del progetto avrà peso pari al 50% del voto finale, mentre il colloquio sugli argomenti trattati durante il corso sarà commisurato al raggiungimento da parte dello studente degli obiettivi formativi prefissati dal corso (conoscenza dei concetti, autonomia di giudizio, proprietà di linguaggio, etc.) e avrà peso 50%.Assessment
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 e, a gas ed idraulici - Architetture e principi di funzionamento degli impianti di potenza per la produzione dell’energia elettrica.
- Impianti a ciclo combinato 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: definizione e classificazione; classificazione dei processi; biocombustibili; processi termochimici; gassificazione e architetture di processo; syngas upgrade; gassificazione e poligenerazione. Efficienza dei processi di conversione e utilizzo delle biomasse. Casi studio.
- Utilizzo di combustibili gassosi alternativi: classificazione; syngas e 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; Architetture di sistemi di propulsione ibridi; Architetture di sistemi di propulsione innovativi.
- Studio di sistemi di simulazione di autoveicolo in configurazione convenzionale ed ibrida al fine della valutazione delle variazioni di consumi di combustibile e di emissioni di inquinanti in atmosfera in funzione del grado di ibridizzazione. Realizzazione di un modello matematico di un veicolo a trazione convenzionale tramite l’implementazione matlab/simulink delle equazioni del moto per la determinazione dei consumi di combustibile e delle emissioni di inquinanti in atmosfera dl propulsore termico. Implementazione di un modello matematico dello stesso veicolo dotato di propulsione ibrida, con particolare riferimento allo studio delle strategie di controllo dei propulsori in funzione delle condizioni di funzionamento e delle condizioni del percorso, per la determinazione delle variazioni di consumi ed emissioni.Course Syllabus
Testi di riferimento: Materiale didattico del docente
C. Caputo: "Gli impianti convertitori d'energia volume I" Casa Editrice Ambrosiana
L. Guzzella, A. Sciarretta: "Vehicles Propulsion Systems - Introduction to Modeling and Optimization" Springer
S. Onori, L. Serrao, G. Rizzoni: "Hybrid Electric Vehicles: Energy Management Strategies" Springer
P. Basu, "Biomass Gasification, Pyrolysis and Torrefaction, Practical Design and Theory (second edition)" Elsevier
K.J. Ptasinsk "Efficiency of Biomass Energy: An Exergy Approach to Biofuels, Power, and Biorefineries" Wiley
M. Vio, "Impianti di cogenerazione. Manuale per la valutazione economica ed energetica" Editore il Delfino
W. De Jong J. RUUD VAN OMMEN, "Biomass as a sustainable energy source for the future - Fundamentals of Conversion Processes" Wiley
Elenco delle unità didattiche costituenti l'insegnamento
SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE
Docente: ANTONIO GALVAGNO
Orario di Ricevimento - ANTONIO GALVAGNO
Note: Durante il periodo delle lezioni il ricevimento studenti sarà effettuato dalle 15:00 alle 17:00