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FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI e CENTRALI IDROELETTRICHE

Corso Ingegneria per la gestione sostenibile dell'ambiente e dell'energia LM-35
Curriculum TUTELA DAI RISCHI NATURALI E ANTROPICI
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2021/2022

Modulo: FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI

Corso Ingegneria per la gestione sostenibile dell'ambiente e dell'energia LM-35
Curriculum TUTELA DAI RISCHI NATURALI E ANTROPICI
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2021/2022
Crediti 9
Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/11
Anno Secondo anno
Unità temporale Secondo semestre
Ore aula 72
Attività formativa Attività formative affini ed integrative

Canale unico

Docente MATILDE PIETRAFESA
Obiettivi Il corso si propone di fornire conoscenze specifiche sulle tecnologie di produzione energetica da fonte rinnovabile attraverso la trattazione dei principi, dei processi di trasformazione, dei componenti e dei sistemi. Esso approfondisce in particolare la transizione attualmente in atto tra produzione energetica centralizzata e distribuita e tra produzione da fonte fossile e da fonte rinnovabile. Viene analizzato l’impatto sull’ambiente delle fonti fossili, i cambiamenti climatici in atto e gli impegni globali di riduzione delle emissioni, individuando le fonti energetiche più idonee per la produzione di energia termica ed elettrica nei vari ambiti, in particolare nel campo dell’edilizia. Viene altresì introdotto l’uso dell’idrogeno come vettore per l’accumulo energetico.
Nella seconda parte del corso le conoscenze fornite verranno indirizzate con particolare riguardo al settore delle costruzioni, affiancando ad esse aspetti di calcolo progettuale. In relazione alle fonti energetiche rinnovabili più idonee per la produzione di energia elettrica e termica i contenuti concettuali e metodologici del corso vengono sviluppati con aspetti applicativi, realizzati tramite esercitazioni su foglio di calcolo, relative al calcolo della produzione di energia elettrica da impianti fotovoltaici ed eolici e di quella di energia termica da impianti a collettori solari ed alla stima della loro convenienza economica nell’arco di vita degli impianti tramite la determinazione del VAN e del tempo di ritorno dell’investimento.
L’obiettivo formativo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze tecnico-ingegneristiche nel campo delle fonti rinnovabili e delle loro tecnologie d’uso, con particolare riguardo alla generazione distribuita e quindi al settore dell’edilizia, sia sul piano progettuale che su quello economico, anche tramite la determinazione degli incentivi di cui esse attualmente fruiscono.
Programma Cambiamenti climatici. Riscaldamento globale. Effetti dell’aumento di temperatura. Rapporto IPCC. Domanda e consumi energetici. Fabbisogni energetici. Tonnellata equivalente di petrolio. Sistema energetico attuale. Direttiva europea Clima-Energia. Il percorso europeo verso la decarbonizzazione. Impegni globali di riduzione delle emissioni (COP 21). Nuovo paradigma energetico. Terza rivoluzione industriale

Fonti energetiche. Energia primaria. Fonti energetiche. Fonti di energia primaria fossili e fissili. Fonti di energia primaria rinnovabili. Fonti di energia secondaria: energia elettrica. Il vettore energetico idrogeno.
Produzione di energia centralizzata Centrali elettriche convenzionali. Centrali elettriche alimentate da fonte rinnovabile.
Produzione di energia distribuita. Energetica edilizia. Uso di fonti rinnovabili in edilizia. Nearly Zero Energy Building (nZEB). Fabbisogni energetici in edilizia. Sfruttamento dell’energia solare in edilizia. Smart grid.

Inquinamento atmosferico. Scala dell’inquinamento. Effetto serra, gas di serra, global warming potential, categorie emissive, stima delle emissioni, buco nell’ozono, piogge acide.

Legislazione sulla sostenibilità in edilizia. Direttive europee, Impegni delle amministrazioni.

Impianti eolici. Energia eolica. Caratterizzazione anemologica di un sito. Distribuzione delle velocità. Modelli probabilistici. Aerogeneratori. Potenza della vena fluida. Potenza estraibile. Fattore di potenza. Curva di potenza. Potenza nominale. Producibilità energetica. Impatto ambientale.
Energia solare. Spettro di emissione del sole. Radiazione solare sulla terra. Percorso solare. Profili di irraggiamento. Sfruttamento dell’energia solare.

Sistemi fotovoltaici. Sfruttamento dell’energia solare per la produzione di energia elettrica. Effetto fotovoltaico. Il silicio. Drogaggio di un semiconduttore. Giunzione P-N. La cella fotovoltaica. Potenza ed efficienza. Pannelli fotovoltaici. Tipologie di pannelli. Generazioni di fotovoltaico. Impianti fotovoltaici grid-connected e stand-alone. Componenti di impianto. Dimensionamento di un impianto. Produzione di energia. Sistemi di accumulo. Incentivi statali. Meccanismo di scambio sul posto. Impatto ambientale.

Collettori solari. Impianti solari termici. Impianti a collettori solari. Componenti. Efficienza. Dimensionamento della superficie ottimale. Metodo f-chart. Solar cooling.

Rifiuti e biomassa Tecnologie di smaltimento dei rifiuti. Recupero energetico. Raccolta differenziata. Riciclaggio. Termovalorizzazione. Discarica. Compostaggio. Smaltimento dei rifiuti organici. Biomassa. Provenienza e composizione. Digestione anaerobica. Biogas. Accumulo energetico nelle piante. Assorbimento delle emissioni.

Idrogeno. Caratteristiche dell’idrogeno come combustibile. Energia dall’idrogeno. Metodi di produzione. Tecnologie di stoccaggio e trasporto. Sistemi di accumulo energetico. Celle a combustibile.

Esercitazioni
Impianti fotovoltaici: Determinazione del carico elettrico annuale di un’utenza residenziale, con passo orario, su foglio excel. Dimensionamento di un impianto fotovoltaico grid-connected a servizio dell’utenza. Calcolo della produzione energetica dell’impianto e delle aliquote autoconsumata, prelevata ed immessa in rete. Determinazione degli incentivi ottenibili annualmente e del VAN.
Impianti eolici: Caratterizzazione anemologica di un sito eolico. Determinazione della distribuzione e della curva di frequenza delle velocità, della distribuzione e della curva di frequenza cumulata e della curva di durata. Calcolo dell’energia prodotta annualmente da un aerogeneratore nota la curva di potenza. Determinazione degli incentivi ottenibili annualmente dalla vendita dell’energia. Calcolo del VAN.
Impianti per la produzione di acqua calda, convenzionali ed a collettori solari: Stima del fabbisogno termico per acqua calda sanitaria per un’utenza residenziale. Stima del fabbisogno termico per riscaldamento acqua di lavaggio elettrodomestici. Soddisfacimento mediante sistemi convenzionali elettrici (scaldabagno elettrico e scaldacqua a pompa di calore) ed a gas (caldaie). Soddisfacimento mediante sistemi a collettori solari. Determinazione dell’aliquota di copertura mensile ed annuale con il metodo F-Chart. Determinazione degli incentivi ottenibili annualmente. Calcolo del VAN.
Impianti di accumulo energetico basati sulla produzione di idrogeno da fonti rinnovabili, accumulo e riconversione in fuel cell.
Analisi della produzione energetica di un impianto fotovoltaico e dell’accumulo energetico in batterie. Stima della produzione oraria di idrogeno. Analisi dell’energia elettrica prodotta da celle a combustibile a partire dalla conversione dell’idrogeno prodotto.

Testi docente Slide del corso e fogli di calcolo excel
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

Ulteriori informazioni

Nessun materiale didattico inserito per questo insegnamento
Nessun avviso pubblicato
Nessuna lezione pubblicata
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Modulo: CENTRALI IDROELETTRICHE

Corso Ingegneria per la gestione sostenibile dell'ambiente e dell'energia LM-35
Curriculum TUTELA DAI RISCHI NATURALI E ANTROPICI
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2021/2022
Crediti 3
Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/08
Anno Secondo anno
Unità temporale Secondo semestre
Ore aula 24
Attività formativa Attività formative affini ed integrative

Canale unico

Docente LUANA GURNARI
Obiettivi N.D.
Programma N.D.
Testi docente N.D.
Erogazione tradizionale No
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale No
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

Ulteriori informazioni

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