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ENERGIA RINNOVABILE FLUVIALE E MARINA

Corso Ingegneria per la gestione sostenibile dell'ambiente e dell'energia LM-35
Curriculum GESTIONE ENERGETICA SOSTENIBILE
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2020/2021
Crediti 12
Settore Scientifico Disciplinare ICAR/02
Anno Secondo anno
Unità temporale Secondo semestre
Ore aula 96
Attività formativa Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente FELICE ARENA
Obiettivi Il corso si propone l’obiettivo di fornire le conoscenze fondamentali per il dimensionamento di sistemi per lo sfruttamento dell’energia prodotta dalle ‘acque’, sia in ambito fluviale che marittimo.
A tal scopo, si forniranno, innanzitutto, le nozioni di base sulla meccanica dei fluidi applicata allo studio dei corsi di acqua, nonché della meccanica delle onde di mare e delle correnti marine.
Verranno fornite le nozioni fondamentali per la stima del potenziale di energia associato alla velocità e alla portata di una corrente fluviale, nonché il potenziale di energia ondosa e di una corrente marina in una fissata località. Sarà affrontato il problema della stima del potenziale del vento per lo sfruttamento dell’energia eolica in mare.
Per quanto concerne i sistemi per lo sfruttamento dell’energia in ambito fluviale, sarà affrontato lo studio dei sistemi relativi a impianti del tipo “mini hydro”, loro classificazione e tipi, caratteristiche principali di tali impianti, metodologie per la valutazione degli impatti ambientali e mitigazione degli impatti.
Con riferimento ai sistemi per lo sfruttamento dell’energia in ambito marittimo, si fornirà un overview dei dispositivi per lo sfruttamento dell’energia dalle correnti e dalle onde di mare. Loro classificazione e tipologia di funzionamento. Verranno, infine, fornite le nozioni fondamentali per il funzionamento: i) di sistemi per lo sfruttamento delle correnti, ii) di sistemi oscillanti per la conversione dell’energia ondosa, ovvero sistemi a colonna d’acqua oscillante (oscillating water column, OWC) e corpi galleggianti; iii) di sistemi in mare per lo sfruttamento dell’energia eolica in ambiente marino.

ENGLISH VERSION
The course aims to provide the basic knowledge for designing systems for the exploitation of energy produced by 'waters', both in river and oceans.
For this purpose, first of all, the basic notions of fluid mechanics applied to the study of water courses, as well as the mechanics of sea waves and sea currents will be provided.
The basic notions for estimating the energy potential associated with the speed and flow rate of a river current, as well as the wave energy potential and a sea current in a certain location will be provided. The problem of estimating the wind potential for the exploitation of wind energy at sea will be addressed.
As regards the systems for the exploitation of energy in the river environment, the course will concern "mini hydro" plants, their classification and types, main characteristics of such plants, methodologies for the assessment of environmental impacts and mitigation of impacts.
With reference to systems for the exploitation of energy in the marine environment, an overview of the devices for the exploitation of energy from sea currents and waves will be provided. Their classification and type of operation. Finally, the fundamental working principles will be treated about: i) systems for the exploitation of currents, ii) oscillating systems for the conversion of wave energy, or oscillating water column systems (OWC) and floating bodies; iii) offshore systems for the exploitation of wind energy in the marine environment.


Modalità di valutazione
La prova d'esame consiste in una prova orale, con discussione di eventuali esercitazioni svolte durante il corso.
Nella discussione orale si valutano le capacità critiche ed il rigore metodologico raggiunti dallo Studente nell'inquadrare le tematiche oggetto del Corso.
Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:
30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Modalità di valutazione - ENGLISH VERSION
The exam consists of an oral test, with discussion of any exercises carried out during the course.
In the oral discussion, the critical skills and methodological rigor achieved by the student in mastering the topics covered by the Course are evaluated.
The final grade will be awarded according to the following evaluation criteria:
30 cum laude: complete, in-depth and critical knowledge of the topics, excellent language skills, complete and original interpretative ability, full ability to apply knowledge independently to solve the proposed problems;
28 - 30: complete and thorough knowledge of the topics, excellent language skills, complete and effective interpretative ability, able to autonomously apply knowledge to solve the proposed problems;
24 - 27: knowledge of the topics with a good degree of mastery, good language property, correct and safe interpretative ability, good ability to correctly apply most of knowledge to solve the proposed problems;
20 - 23: adequate knowledge of the topics but limited mastery of them, satisfactory language skills, correct interpretative ability, more than sufficient ability to apply knowledge independently to solve the proposed problems
18 - 19: basic knowledge of the main topics, basic knowledge of technical language, sufficient interpretative ability, sufficient ability to apply the basic knowledge acquired;
Insufficient: does not have an acceptable knowledge of the topics covered during the course.
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
Docente ALESSANDRA ROMOLO
Obiettivi Il corso si propone l’obiettivo di fornire le conoscenze fondamentali per il dimensionamento di sistemi per lo sfruttamento dell’energia prodotta dalle ‘acque’, sia in ambito fluviale che marittimo.
A tal scopo, si forniranno, innanzitutto, le nozioni di base sulla meccanica dei fluidi applicata allo studio dei corsi di acqua, nonché della meccanica delle onde di mare e delle correnti marine.
Verranno fornite le nozioni fondamentali per la stima del potenziale di energia associato alla velocità e alla portata di una corrente fluviale, nonché il potenziale di energia ondosa e di una corrente marina in una fissata località. Sarà affrontato il problema della stima del potenziale del vento per lo sfruttamento dell’energia eolica in mare.
Per quanto concerne i sistemi per lo sfruttamento dell’energia in ambito fluviale, sarà affrontato lo studio dei sistemi relativi a impianti del tipo “mini hydro”, loro classificazione e tipi, caratteristiche principali di tali impianti, metodologie per la valutazione degli impatti ambientali e mitigazione degli impatti.
Con riferimento ai sistemi per lo sfruttamento dell’energia in ambito marittimo, si fornirà un overview dei dispositivi per lo sfruttamento dell’energia dalle correnti e dalle onde di mare. Loro classificazione e tipologia di funzionamento. Verranno, infine, fornite le nozioni fondamentali per il funzionamento: i) di sistemi per lo sfruttamento delle correnti, ii) di sistemi oscillanti per la conversione dell’energia ondosa, ovvero sistemi a colonna d’acqua oscillante (oscillating water column, OWC) e corpi galleggianti; iii) di sistemi in mare per lo sfruttamento dell’energia eolica in ambiente marino.

ENGLISH VERSION
The course aims to provide the basic knowledge for designing systems for the exploitation of energy produced by 'waters', both in river and oceans.
For this purpose, first of all, the basic notions of fluid mechanics applied to the study of water courses, as well as the mechanics of sea waves and sea currents will be provided.
The basic notions for estimating the energy potential associated with the speed and flow rate of a river current, as well as the wave energy potential and a sea current in a certain location will be provided. The problem of estimating the wind potential for the exploitation of wind energy at sea will be addressed.
As regards the systems for the exploitation of energy in the river environment, the course will concern "mini hydro" plants, their classification and types, main characteristics of such plants, methodologies for the assessment of environmental impacts and mitigation of impacts.
With reference to systems for the exploitation of energy in the marine environment, an overview of the devices for the exploitation of energy from sea currents and waves will be provided. Their classification and type of operation. Finally, the fundamental working principles will be treated about: i) systems for the exploitation of currents, ii) oscillating systems for the conversion of wave energy, or oscillating water column systems (OWC) and floating bodies; iii) offshore systems for the exploitation of wind energy in the marine environment.


Modalità di valutazione
La prova d'esame consiste in una prova orale, con discussione di eventuali esercitazioni svolte durante il corso.
Nella discussione orale si valutano le capacità critiche ed il rigore metodologico raggiunti dallo Studente nell'inquadrare le tematiche oggetto del Corso.
Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:
30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Modalità di valutazione - ENGLISH VERSION
The exam consists of an oral test, with discussion of any exercises carried out during the course.
In the oral discussion, the critical skills and methodological rigor achieved by the student in mastering the topics covered by the Course are evaluated.
The final grade will be awarded according to the following evaluation criteria:
30 cum laude: complete, in-depth and critical knowledge of the topics, excellent language skills, complete and original interpretative ability, full ability to apply knowledge independently to solve the proposed problems;
28 - 30: complete and thorough knowledge of the topics, excellent language skills, complete and effective interpretative ability, able to autonomously apply knowledge to solve the proposed problems;
24 - 27: knowledge of the topics with a good degree of mastery, good language property, correct and safe interpretative ability, good ability to correctly apply most of knowledge to solve the proposed problems;
20 - 23: adequate knowledge of the topics but limited mastery of them, satisfactory language skills, correct interpretative ability, more than sufficient ability to apply knowledge independently to solve the proposed problems
18 - 19: basic knowledge of the main topics, basic knowledge of technical language, sufficient interpretative ability, sufficient ability to apply the basic knowledge acquired;
Insufficient: does not have an acceptable knowledge of the topics covered during the course.
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
Docente Giovanni Malara
Obiettivi Il corso si propone l’obiettivo di fornire le conoscenze fondamentali per il dimensionamento di sistemi per lo sfruttamento dell’energia prodotta dalle ‘acque’, sia in ambito fluviale che marittimo.
A tal scopo, si forniranno, innanzitutto, le nozioni di base sulla meccanica dei fluidi applicata allo studio dei corsi di acqua, nonché della meccanica delle onde di mare e delle correnti marine.
Verranno fornite le nozioni fondamentali per la stima del potenziale di energia associato alla velocità e alla portata di una corrente fluviale, nonché il potenziale di energia ondosa e di una corrente marina in una fissata località. Sarà affrontato il problema della stima del potenziale del vento per lo sfruttamento dell’energia eolica in mare.
Per quanto concerne i sistemi per lo sfruttamento dell’energia in ambito fluviale, sarà affrontato lo studio dei sistemi relativi a impianti del tipo “mini hydro”, loro classificazione e tipi, caratteristiche principali di tali impianti, metodologie per la valutazione degli impatti ambientali e mitigazione degli impatti.
Con riferimento ai sistemi per lo sfruttamento dell’energia in ambito marittimo, si fornirà un overview dei dispositivi per lo sfruttamento dell’energia dalle correnti e dalle onde di mare. Loro classificazione e tipologia di funzionamento. Verranno, infine, fornite le nozioni fondamentali per il funzionamento: i) di sistemi per lo sfruttamento delle correnti, ii) di sistemi oscillanti per la conversione dell’energia ondosa, ovvero sistemi a colonna d’acqua oscillante (oscillating water column, OWC) e corpi galleggianti; iii) di sistemi in mare per lo sfruttamento dell’energia eolica in ambiente marino.

ENGLISH VERSION
The course aims to provide the basic knowledge for designing systems for the exploitation of energy produced by 'waters', both in river and oceans.
For this purpose, first of all, the basic notions of fluid mechanics applied to the study of water courses, as well as the mechanics of sea waves and sea currents will be provided.
The basic notions for estimating the energy potential associated with the speed and flow rate of a river current, as well as the wave energy potential and a sea current in a certain location will be provided. The problem of estimating the wind potential for the exploitation of wind energy at sea will be addressed.
As regards the systems for the exploitation of energy in the river environment, the course will concern "mini hydro" plants, their classification and types, main characteristics of such plants, methodologies for the assessment of environmental impacts and mitigation of impacts.
With reference to systems for the exploitation of energy in the marine environment, an overview of the devices for the exploitation of energy from sea currents and waves will be provided. Their classification and type of operation. Finally, the fundamental working principles will be treated about: i) systems for the exploitation of currents, ii) oscillating systems for the conversion of wave energy, or oscillating water column systems (OWC) and floating bodies; iii) offshore systems for the exploitation of wind energy in the marine environment.


Modalità di valutazione
La prova d'esame consiste in una prova orale, con discussione di eventuali esercitazioni svolte durante il corso.
Nella discussione orale si valutano le capacità critiche ed il rigore metodologico raggiunti dallo Studente nell'inquadrare le tematiche oggetto del Corso.
Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:
30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Modalità di valutazione - ENGLISH VERSION
The exam consists of an oral test, with discussion of any exercises carried out during the course.
In the oral discussion, the critical skills and methodological rigor achieved by the student in mastering the topics covered by the Course are evaluated.
The final grade will be awarded according to the following evaluation criteria:
30 cum laude: complete, in-depth and critical knowledge of the topics, excellent language skills, complete and original interpretative ability, full ability to apply knowledge independently to solve the proposed problems;
28 - 30: complete and thorough knowledge of the topics, excellent language skills, complete and effective interpretative ability, able to autonomously apply knowledge to solve the proposed problems;
24 - 27: knowledge of the topics with a good degree of mastery, good language property, correct and safe interpretative ability, good ability to correctly apply most of knowledge to solve the proposed problems;
20 - 23: adequate knowledge of the topics but limited mastery of them, satisfactory language skills, correct interpretative ability, more than sufficient ability to apply knowledge independently to solve the proposed problems
18 - 19: basic knowledge of the main topics, basic knowledge of technical language, sufficient interpretative ability, sufficient ability to apply the basic knowledge acquired;
Insufficient: does not have an acceptable knowledge of the topics covered during the course.
Programma Fondamenti di meccanica dei fluidi (1,5 CFU)
Classificazione del moto dei fluidi. Condizione di aderenza. Sistema e volume di controllo. Conservazione della massa: portata volumetrica e di massa, equazione di continuità, applicazione nel caso di moto permanente, applicazione al caso di fluido incomprimibile, equazione di continuità per le correnti.
Equazione globale della dinamica.
Teorema di Bernoulli: accelerazione di una particella di fluido, equazione di Bernoulli, interpretazione energetica, limiti applicativi, linea piezometrica e linea dei carichi totali.
Applicazione del teorema di Bernoulli: processi di efflusso, luce con tubo addizionale esterno, convergenti e divergenti.
Applicazione del teorema di Bernoulli nel caso di fluido reale. Progetto idraulico e requisiti delle condotte forzate. Moti irrotazionali.
Correnti in pressione: Numero di Reynolds. Moto laminare. Moto turbolento.

Correnti a superficie libera (1,5 CFU)
Classificazione dei moti a superficie libera. Il numero di Froude e la celerità. L’energia specifica. Equazioni di continuità e dell’energia.
Moto uniforme. Sezioni di minimo costo.
Moto gradualmente variato: profili di corrente, esempi applicativi. Integrazione numerica dell’equazione del moto.
Il risalto idraulico. Esempi applicativi.
Regolazione e misura della portata.

Elementi di idrologia tecnica (1 CFU)
Nozioni preliminari di statistica: popolazione e campioni; grandezze statistiche campionarie; correlazione e regressione; metodo dei minimi quadrati per la stima dei parametri di una regressione.
Pluviometria: strumenti di misura delle precipitazioni; annali idrologici – parte I, rappresentazione topografica della pluviometria, curva di possibilità pluviometrica (2h); analisi statistica delle piogge.
Deflussi superficiali: misure di portata, portata di massima piena, diagrammi delle portate e dei deflussi.

Impianti idroelettrici (2 CFU)
Classificazione. Potenza di un impianto. Energia estraibile.
Dimensionamento di un impianto idroelettrico: elementi caratteristici; curva di concentrazione; serbatoi di regolazione.
Aspetti progettuali: impianti fluviali senza canale di restituzione; impianti con canale di derivazione; impianti connessi a dighe di ritenuta; impianti ad accumulazione.
Piccoli impianti idroelettrici: strutture per opere di presa e accumulo; opere idrauliche; canali di restituzione.
Equipaggiamento elettromeccanico, turbine idrauliche.
Impatto ambientale e sua mitigazione: impatti in fase di costruzione, impatti in fase di operatività.

ENGLISH VERSION
Fundamentals of Fluid Mechanics (1.5 CFU)
Classification of fluid motion. Condition of adherence. Control system and volume. Conservation of mass: volumetric and mass flow, continuity equation, application in the case of permanent flow, application in the case of incompressible fluid, continuity equation for currents.
Momentum equation.
Bernoulli theorem: acceleration of a fluid particle, Bernoulli equation, energy interpretation, application limits, piezometric line and total head.
Application of Bernoulli's theorem: outflow, opening with additional external tube, convergent and divergent pipes.
Application of Bernoulli's theorem in the case of real fluid. Hydraulic design and penstock requirements. Irrotational motions.
Flows in pipelines: Reynolds number. Laminar flow. Turbulent motion.

Free surface currents (1.5 CFU)
Classification of free surface motions. Froude's number and celerity. Specific energy. Equations of continuity and energy.
Uniform flow. Sections of minimum cost.
Gradually varied motion: current profiles, examples. Numerical integration of the equation of motion.
The hydraulic jump. Examples.
Flow rate regulation and measurement.

Elements of technical hydrology (1 CFU)
Preliminary notions of statistics: population and samples; sample statistical quantities; correlation and regression; least squares method for estimating the parameters of a regression.
Precipitation: precipitation measurement; hydrological annals - part I, topographic representation of rainfall, intensity-duration-frequency curves (2h); rain statistics analysis.
Surface outflows: flow measurements, peak discharge, flow rate and outflow diagrams.

Hydroelectric plants (2 CFU)
Classification. Power of a plant. Extractable energy.
Design of a hydroelectric plant: characteristic elements; concentration curve; regulation tanks.
Design aspects: river systems without tailrace; systems with derivation channel; systems connected to retaining dams; storage systems.
Small hydroelectric plants: structures for intake and storage works; hydraulic works; tailraces.
Electromechanical equipment, hydraulic turbines.
Environmental impact and its mitigation: impacts in the construction phase, impacts in the operational phase.
Testi docente Yunus A. Çengel, John M. Cimbala (per l'edizione italiana Giuseppe Cozzo, Cinzia Santoro). Meccanica dei fluidi, III edizione. McGraw-Hill Companies, 2014.
Duilio Citrini, Giorgio Noseda. Idraulica. CEA, 1987.
Vito Ferro. La sistemazione dei bacini idrografici, Seconda Edizione. Mc Graw-Hill, 2006.
Maurizio Tanzini. Impianti idroelettrici. Progettazione e costruzione, Seconda edizione aggiornata. Dario Flaccovio Editore. 2013.
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


Elenco dei rievimenti:

Descrizione Avviso
Ricevimenti di: Giovanni Malara
L'orario di ricevimento è concordato con il docente all'indirizzo email giovanni.malara@unirc.it
Nessun avviso pubblicato
Nessuna lezione pubblicata
Codice insegnamento online pubblicato. Per visualizzarlo, autenticarsi in area riservata.

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