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PORTALE DELLA DIDATTICA

Localizzazione e impatto ambientale dei sistemi energetici

01MUIND

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica E Nucleare - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 64
Esercitazioni in aula 21
Esercitazioni in laboratorio 15
Tutoraggio 45
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Carpignano Andrea Professore Associato ING-IND/19 15 9 0 0 1
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/19 10 B - Caratterizzanti Ingegneria energetica e nucleare
2019/20
Il corso offre una panoramica sulle problematiche legate alla localizzazione di sistemi energetici e completa il quadro concettuale, teorico e metodologico per la valutazione della sostenibilità ambientale degli impatti e dei rischi connessi alla realizzazione ed esercizio dei sistemi energetici. Facendo riferimento a quadri normativi in vigore a tutela dell’ambiente, vengono considerati i criteri di occupazione e gestione del territorio adottati per la scelta localizzativa degli impianti e vengono proposti e applicati modelli per la quantificazione degli impatti sia in fase di normale esercizio, sia in caso di eventi incidentali. Vengono inoltre analizzate, per mezzo di esemplificazioni su impianti e studi reali, l’articolazione ed i contenuti degli Studi di Impatto Ambientale (SIA), le procedure di Valutazione di Impatto (VIA) e Autorizzazione Integrata Ambientale (AIA). Completa il corso una introduzione al Life Cycle Assessment (LCA) che esamina le interazioni con l'ambiente di un prodotto o servizio considerando l'intero ciclo di vita dello stesso dalla concezione al la dismissione finale.
The course deals with environmental themes of energy plants localization and provides knowledge on concept, theory and methods for the evaluation of environmental impacts sustainability and risks linked to construction and operation of energy plants. With reference to legal framework in the field of environmental protection, the course will provide the criteria for siting and land-use planning. Models to quantify the impacts both in normal operation and during accidents will be applied. The Environmental Impact Report (EIR), Environmental Impact Assessment (EIA), Integrated Pollution Prevention and Control will be analysed by examples on real plants and studies. An introduction to Life Cycle Assessment completes the course; the aim of LCA is the study, for a product or service, of its interactions with the environment, along the overall life cycle, starting from conceptual design up to the final decommissioning.
Al termine del corso ci si aspetta che lo studente: • abbia acquisito le conoscenze relative alla normativa sulla tutela del territorio che disciplina le procedure di Valutazione di impatto ambientale applicate agli impianti energetici; • abbia acquisito e sappia applicare gli strumenti metodologici e modellistici presentati nel corso per la quantificazione degli impatti sia in fase di normale esercizio, sia in caso di eventi incidentali. I suddetti metodi e modelli sono volti a una corretta localizzazione e progettazione degli impianti energetici coerente con le attuali esigenze di sicurezza e di compatibilità ambientale; • abbia la capacità di lavorare in gruppo per risolvere problemi di minimizzazione dell'impatto ambientale di impianti energetici reali, confrontando e analizzando con gli altri componenti del gruppo i risultati ottenuti dagli strumenti modellistici forniti considerando diverse alternative progettuali, e facendo riferimento alla Normativa in vigore a tutela dell'ambiente.
At the end of the course the student should: • know the Legislation regarding preservation of homelands, to be used in the Environmental Impact Assessment (EIA) of energy plants. • know and apply the fundamental methodologies and models presented in the course to quantify the impact in both normal operations and accidental events. Such methodologies and models aim at localizing and designing energy plants, in accordance with the present requirements and environmental compatibility; • exhibit a team work ability to solve problem of minimum enviromental impact of real energy plants, by comparing and analyzing alternate solutions provided by the group members under the current legal framework.
Sono dati per acquisiti i seguenti fondamenti dell’ingegneria industriale: Chimica, Fisica, Termodinamica e Termofluidodinamica, Termodinamica applicata e trasmissione del calore
The student should know the Fondamentals of: Chemistry, Energetics, Thermo-fluid dynamics, Applied Thermodynamics and Heat Transfer
• Introduzione e descrizione contenuti corso • Concetti fondamentali della valutazione d’impatto ambientale (~ 40 h): - Quadro giuridico in materia di tutela ambientale: procedure ed adempimenti per l’acquisizione delle autorizzazioni necessarie per dare avvio alla costruzione (con particolare riferimento alla procedura di Valutazione di Impatto Ambientale) e per l’esercizio (Autorizzazione Integrata Ambientale – Autorizzazione Unica Ambientale) degli impianti energetici; il sistema dei vincoli di natura territoriale/ambientale; cenni alla Valutazione Ambientale Strategica (VAS). - Approfondimenti relativi allo Studio di Impatto Ambientale (SIA): analisi delle alternative di localizzazione e di carattere progettuale da condursi per la scelta della soluzione ottimale; cenni su individuazione ed applicazione delle “migliori tecniche disponibili” (MTD/BAT). - Analisi previsionale delle effetti ambientali generati dai sistemi energetici nelle fase di costruzione ed esercizio, con particolare riferimento agli impatti connessi alle emissioni in atmosfera ed al rumore (studio dello stato di qualità ante operam della componente, individuazione e quantificazione dei fattori di impatto, metodi e modelli per la previsione degli impatti, misure di mitigazione, attività di monitoraggio) . Cenni alle analisi da condursi relativamente alle altre componenti ambientali individuate dalla normativa (ambiente idrico, suolo e sottosuolo, vegetazione, flora e fauna/ecosistemi, salute pubblica, radiazioni ionizzanti e non ionizzanti, paesaggio). • Analisi di incidenti in impianti energetici e modelli per la quantificazione dei parametri fondamentali delle varie fasi di un incidente e delle sue possibile conseguenze sulla salute e sull’ambiente. Utilizzo della modellistica predittiva per una corretta progettazione dei sistemi di prevenzione e mitigazione degli incidenti (~ 40 h): - Sostanze potenzialmente pericolose: caratteristiche chimico-fisiche, tossicologiche, ecotossicologiche; Normativa riguardante la relativa classificazione, etichettatura e scheda di sicurezza. - Rilasci di sostanze pericolose in fase gassosa, liquida e bifase: cause e loro prevenzione; modelli per la quantificazione di portata e massa al variare del tempo, sistemi di prevenzione e di mitigazione. - Evaporazione da pozza: modelli per la quantificazione della portata evaporante da pozze confinate e non, sistemi di prevenzione e di mitigazione. - Incendi: tipologie e relativi modelli per la quantificazione della durata e del flusso termico al ricettore, conseguenze su organismi e strutture esposte all’irraggiamento termico; sistemi di prevenzione e di mitigazione. - Esplosioni: tipologie, cenni ai modelli per il calcolo delle caratteristiche dell’esplosione; conseguenze su organismi e strutture dovute all’esplosione e a eventuali frammenti generatisi nell’esplosione. • Introduzione al Life Cycle Assessment (LCA), standard di riferimento, metodi e strumenti e casi studio (20 h)
• Introduction and presentation of contents • Basic concepts of environmental impact assessment (~ 40 h): - Legal framework for environmental protection procedures and formalities for the acquisition of the necessary permits to begin the construction (with particular reference to the process of Environmental Impact Assessment) and exercise (Integrated Pollution Prevention and Control) of power plants; the system of territorial / environmental constraints; hints of Strategic Environmental Assessment (SEA). - Insights into the Environmental Impact Assessment (SIA): analysis of site and design alternatives in order to find the optimal solution; hints on identification and application of "best available techniques" (BAT). - Predictive analysis of the environmental effects generated by energy systems in the phase of construction and operation, with particular reference to the impacts associated with air emissions and noise (study of the “ante operam” environmental status, identification and quantification of impact factors, methods and models for the prediction of impacts, mitigation measures, monitoring activities). Hints of the analysis to be conducted in relation to other environmental components identified by legislation (aquatic environment, soil and subsoil, vegetation, flora and fauna / ecosystems, public health, ionizing and non-ionizing radiations, landscape). • Accident analysis in energy plants and models for evaluation of the most significant parameters during accidents and the effects on health and environment. Use of predictive models apt to a correct design of systems that prevent and mitigate accidents (~ 40 h): - Hazardous substances: physical-chemical properties, toxicity, eco-toxicity; legislation governing their classification, labeling and Safety Data Sheets. - Accidental releases of hazardous materials, gaseous, liquid and two phase flow: failures causes and their prevention; models to evaluate mass and flow rate versus time; prevention and mitigation techniques. - Liquid pool evaporation: models to estimate the evaporation rate for releases on land within/without bounds. - Vapour cloud dispersion: hints on calculation models to provide concentrations as a function of time and space in case of turbulent free jet and heavy gas releases. - Fires: types of fires, models to provide heat flux on the receiver; personal injuries and material damages; prevention and mitigation techniques. - Explosions: types of explosions, hints on calculation models to estimate the characteristic variables of the shock wave; personal injuries and material damages due to explosions or to fragments originated from the explosion source • Introduction to Life Cycle Assessment (LCA), reference standards, methods and tools, case studies (20 h)
Esercitazioni in aula (~ 26 h): - Applicazione a casi pratici dei modelli previsionali di incidente trattati a lezione; - Applicazione della LCA a casi studio di riferimento Esercitazioni nei LAIB informatici (~ 15 h): - Vengono impostate due esercitazioni sulla valutazione della variazione dello stato di qualità dell’aria e dell’ambiente acustico conseguente alla realizzazione di impianti energetici reali. Verranno utilizzati i software disponibili nei LAIB. Tali esercitazioni saranno assegnate a gruppi (4÷6 studenti) e sono oggetto di due relazioni.
Exercise session in class (~ 26 h): - Application of the accident predictive models explained during lectures to practical cases; - Application of LCA to reference case studies. Exercise session in PoliTO LAIB (~ 15 h): - Two exercises on the evaluation of the quality change of air and acoustic environment due to real energy plants are proposed. The software available in PoliTO LAIB will be utilized. The exercises will be assigned to group of 4÷6 students and a report is required for each of them.
AA.VV. Codici tecnici – Ambiente (seconda ed.), UTET Scienze Tecniche, Torino 2012 Commettee for the Prevention of Disasters – Methods for the Calculation in the Process Industries, VOORBURG, 1988. Banche dati relative alla normativa ambientale Testi per approfondimenti: F.P. Lees, Loss Prevention in the Process Industries, Butterworth R.Spagnolo (a cura di), Manuale di acustica applicata, Città Studi Ed., Torino 2008 Eventuale materiale aggiuntivo sarà messo a disposizione sul portale del corso.
AA.VV. Codici tecnici – Ambiente (seconda ed.), UTET Scienze Tecniche, Torino 2012 Commettee for the Prevention of Disasters – Methods for the Calculation in the Process Industries, VOORBURG, 1988. Data banks on Environmental Legislation Testi per approfondimenti: F.P. Lees, Loss Prevention in the Process Industries, Butterworth R.Spagnolo (a cura di), Manuale di acustica applicata, Città Studi Ed., Torino 2008 Further material can be provided on the course website.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo;
L'esame finale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle capacità obiettivo dell'insegnamento (descritte nel campo Risultati di apprendimento attesi). L'esame consiste in una prova scritta individuale effettuata ai PC dei LAIB. Gli studenti prenotati all'esame possono accedere alla prova scritta solamente se le relazioni sulle esercitazioni ai LAIB a gruppi, assegnate durante il corso, risultano caricate sul portale del corso almeno 4 giorni lavorativi prima dell’appello. Lo scritto consta di esercizi di calcolo e domande aperte sui temi trattati nel corso e sulle relazioni svolte e comprende esercizi di calcolo che richiedono la necessità di scegliere ed applicare correttamente i modelli più adeguati per la loro risoluzione e anche quesiti di tipo teorico sui temi trattati nel corso. La durata della prova scritta è di 2 ore. Durante lo svolgimento dell'esame non è consentito tenere e consultare materiale didattico, quaderni, libri, fogli con esercizi, calcolatrici, o altri device connessi al web. Allo studente, all’interno del testo d’esame, verrà fornito un formulario di riferimento. Il voto finale viene definito sommando il risultato dello scritto e la valutazione delle relazioni. La valutazione dello scritto viene fatta considerando: - la pertinenza dei modelli utilizzati ai problemi proposti, - la correttezza e la coerenza dei calcoli; - la capacità di rispondere alle domande di teoria in modo chiaro e esaustivo. Le relazioni a gruppi vengono valutate con un punteggio compreso tra 0/30 e 2/30 per ogni studente del gruppo. Gli studenti che ottengono una valutazione complessiva non sufficiente, ma pari o superiore a 16/30, possono chiedere di sostenere un orale per raggiungere la sufficienza. L’eventuale orale comprende la discussione delle relazioni assegnate e approfondimenti sulle conoscenze acquisite. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito, chiedere chiarimenti, e sostenere l’eventuale orale per cui si sono prenotati (inviando una comunicazione al docente entro un giorno dalla data in cui sono pubblicati i risultati). Segue la registrazione degli esami superati.
Exam: Written test; Group essay;
The final exam aims at assessing the knowledge acquired and the prospected learning outcomes of the course. The exam consists of an individual written test (at LAIB). The students, after booking the exam, can access to the written test only if their group LAIB report was uploaded on the portal at least four working days before the exam. The written test includes both numerical exercises and theoretical open questions inherent either the report content and/or the taught topics, including numerical exercises which require the ability of correctly selecting and applying the most appropriate solution models as well as theoretical questions. The written test lasts two hours. The use of educational material or notes, books, calculators, web-connected devices (e.g., smartphones, smartwatches, tablet, etc.) is not allowed. A set of formulas is provided in the text of the exam. The final score of the exam is given by the sum of the result in the written text and by the evaluation of the group report. The score of the written test is assigned depending on: - appropriateness of used models - correctness of the calculations and the logical procedures - clarity and completeness of the answers. The group reports will be evaluated with a score ranging between 0/30 to 2/30 for each student. If the score achieved is not sufficient to pass the exam, but the equal or higher than 16/30, the student may ask for an oral test, to arrive to a sufficient score, which includes a discussion on the report content and lecture topics. The final score, the date of the oral test (if any, it has to be reserved by e-mail to the teacher not later than 1 day after score publication) as well as the date in which the students can take a view of corrections will be published on the portal. The registration of passed exams follows.
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