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Impianti di cogenerazione

01QMBMK, 01QMBLI, 01QMBLM, 01QMBLN, 01QMBLS, 01QMBLX, 01QMBLZ, 01QMBMA, 01QMBMB, 01QMBMC, 01QMBMN, 01QMBMO, 01QMBNX, 01QMBOA, 01QMBOD, 01QMBPC, 01QMBPI, 01QMBTR

A.A. 2026/27

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Energetica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Dell'Autoveicolo (Automotive Engineering) - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica (Computer Engineering) - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Dell'Autoveicolo - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Dei Materiali - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale - Torino
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Corso di Laurea in Ingegneria Chimica E Alimentare - Torino
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Corso di Laurea in Ingegneria Per L'Ambiente E Il Territorio - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica - Torino
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Corso di Laurea in Ingegneria Del Cinema E Dei Mezzi Di Comunicazione - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale - Torino
Corso di Laurea in Civil And Environmental Engineering - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/09 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2024/25
La transizione energetica sta interessando tutti i settori della società e dell’economia. Nella generazione di energia elettrica e termica stanno avvenendo i cambiamenti più radicali, con una crescita esponenziale delle fonti rinnovabili. Contestualmente è sempre più elevata la spinta alla decarbonizzazione dei processi produttivi e dei sistemi territoriali. Le trasformazioni in corso coinvolgono molteplici aspetti tecnologici, economici e ambientali, la cui valutazione richiede approcci integrati. Le competenze trasversali necessarie abbracciano sia l’ambito progettuale degli impianti di generazione che quello dell’analisi dei fabbisogni di energia di utenze e territori. A livello professionale, tali approcci trovano svariate applicazioni nei ruoli e nelle funzioni seguenti: • progettazione e/o gestione di impianti di produzione di energia e sistemi di teleriscaldamento; • gestione di forniture e impianti energetici in ambito industriale; • progettazione e/o gestione di complessi edilizi civili e grandi strutture del terziario; • pianificazione energetica locale nell’amministrazione pubblica. L’insegnamento affronta queste tematiche nel contesto degli impianti di cogenerazione e teleriscaldamento, fornendo i concetti principali per la progettazione e l’esercizio delle loro principali applicazioni nell'industria e sistemi energetici locali, attraverso esempi reali.
The energy transition is affecting all sectors of society and the economy. The most radical changes are taking place in the generation of electricity and heat, with an exponential growth of renewables. At the same time, the push to decarbonise production processes and territorial systems is increasing. The ongoing transformations involve multiple technological, economic and environmental aspects, the assessment of which requires integrated approaches. The transversal skills required embrace both the design of generation plants and that of the analysis of the energy needs of users and territories. At the professional level, these approaches are widely applied in the following roles and functions: • design and/or management of energy production plants and district heating systems; • management of energy supplies and plants in the industrial sector; • design and/or management of civil building complexes and large tertiary structures; • local energy planning in public authorities. The course faces these issues in the context of cogeneration and district heating plants, providing the main concepts for the design and operation of their main applications in industry and local energy systems, through real examples.
Lo studente acquisirà conoscenze di base inerenti alla configurazione impiantistica, ai criteri di progettazione e alle modalità di esercizio delle principali tecnologie utilizzate nella cogenerazione e nel teleriscaldamento, quali: • impianti di cogenerazione a vapore a combustibili convenzionali; • generatori di calore e impianti di cogenerazione a biomassa legnosa; • impianti di termovalorizzazione di rifiuti urbani; • impianti di cogenerazione turbogas e a ciclo combinato Sulla base degli elementi conoscitivi forniti, lo studente acquisirà abilità avanzate per quanto concerne l’analisi degli impianti di cogenerazione, nel contesto dei processi produttivi, dei sistemi di teleriscaldamento locali e del sistema elettrico nazionale. Tali abilità riguarderanno in particolare: • il calcolo di indici di prestazione energetica; • il bilancio energetico e ambientale della produzione cogenerativa in confronto con le produzioni separate elettrica e termica; • la conformità rispetto ai requisiti normativi in materia di cogenerazione ad alto rendimento e teleriscaldamento efficiente; • i margini di regolazione della produzione cogenerativa, in relazione agli andamenti dei fabbisogni energetici delle utenze; • i criteri di calcolo dei prezzi unitari di generazione dell’energia elettrica e termica. Le conoscenze e le abilità acquisite saranno applicate alla valutazione di casi studio reali, attraverso i quali lo studente svilupperà competenze specialistiche direttamente utilizzabili nei seguenti ambiti professionali: • la realizzazione e/o la gestione di impianti di cogenerazione a servizio di processi produttivi e grandi strutture del terziario (ad esempio complessi ospedalieri), attraverso la redazione di studi di fattibilità e la definizione delle scelte progettuali; • lo sviluppo e/o la gestione di sistemi di teleriscaldamento efficiente, attraverso la redazione di studi di fattibilità e la definizione delle scelte progettuali; • lo sviluppo e/o la gestione di filiere locali di utilizzazione energetica di biomasse legnose forestali, attraverso la redazione di studi di fattibilità e la definizione delle scelte progettuali e organizzative; • la decarbonizzazione di processi produttivi e sistemi energetici locali; • l’analisi economica di contratti di fornitura di energia elettrica e termica in ambito industriale e civile.
Basis knowledge of technologies and main applications for: - conventional water-steam and gas turbine CHP plants - microturbines - combined cycle CHP plants - biomass-to-energy and waste-to-energy CHP plants Main concepts and criteria for: - design, simulation and operation of CHP plants and district heating systems - integration of thermal renewables sources in industrial and local energy systems
Sono consigliate le seguenti conoscenze di base: - concetti generali di Energetica; - concetti generali di Fondamenti di macchine Tali elementi saranno comunque ripresi durante lo svolgimento dell’insegnamento, ai fini della loro applicazione ai temi studiati.
Basis knowledge of Machinery fundamentals, Applied energy and renewable sources
Introduzione alla transizione energetica [3 h] Concetti generali sulla cogenerazione [6 h] Bilancio energetico di un impianto termoelettrico in assetto tutto elettrico e cogenerativo. Definizione di cogenerazione. Rendimenti e indici energetici. Definizione di cogenerazione ad alto rendimento e teleriscaldamento efficiente. Esercitazione di calcolo su esempi reali di applicazione delle definizioni di cogenerazione ad alto rendimento. Impianti cogenerativi con motore a combustione interna [6 h] Configurazioni di impianto: modalità di recupero termico. Principali applicazioni in ambito civile. Esercitazione di calcolo su esempio di impianto reale con motore a combustione interna alimentato a gas naturale. Impianti cogenerativi a vapore [13,5 h] Concetti generali sul ciclo a vapor d’acqua (Rankine-Hirn). Configurazioni di impianto: generatori di vapore convenzionali, cicli a contropressione e spillamento. Principali applicazioni in ambito industriale. Impianti di termovalorizzazione di rifiuti urbani. Impianti di utilizzazione energetica di biomasse legnose. Concetti generali sul ciclo a vapore di fluidi organici (ORC). Configurazioni di impianto: tipologie di fluidi di lavoro impiegati, problemi di accoppiamento con le sorgenti termiche, ciclo con rigenerazione. Principali applicazioni in sistemi di teleriscaldamento. Esercitazione di calcolo su esempio di impianto reale a vapore a spillamento alimentato a cippato di legna. Impianti cogenerativi turbogas [6 h] Concetti generali sul ciclo a gas (Brayton-Joule). Configurazioni di impianto: accoppiamento con generatore di vapore a recupero, postcombustione, ciclo ad iniezione di vapore. Principali applicazioni in ambito industriale. Cenni alle microturbine a gas. Configurazioni di impianto: ciclo con rigenerazione e a numero di giri variabile. Esercitazione di calcolo su esempio di impianto reale turbogas cogenerativo con postcombustione alimentato a gas naturale. Impianti cogenerativi a ciclo combinato [13,5 h] Accoppiamento ciclo a gas con ciclo a vapore. Definizione di rendimento in ciclo combinato. Configurazioni di impianto: generatori di vapore a recupero, assetti cogenerativi. Principali applicazioni industriali e per teleriscaldamento. Esercitazione di calcolo su esempio di impianto reale a ciclo combinato a spillamento alimentato a gas naturale. Analisi di impianti cogenerativi e di sistemi di teleriscaldamento [12 h] Criteri per il dimensionamento e l’esercizio di impianti di cogenerazione e sistemi di teleriscaldamento. Cenni alla trigenerazione. Specificità degli impianti a fonti rinnovabili. Analisi economica di impianti di impianti di cogenerazione e sistemi di teleriscaldamento. Criteri di definizione dei costi di generazione elettrica e termica. Esercitazione di calcolo su esempi reali di valutazione economica dei costi di generazione elettrica e termica.
Introduction to combined heat and power (CHP) generation [6 h] Energy balance of a thermal power plant in full electric or CHP operation. CHP definition. Energy efficiencies and indexes. Analysis of heat and power generation costs. Steam CHP plants [12 h] Fundamentals of water-steam cycle (Rankine-Hirn). System configurations: back-pressure and extraction steam cycle. Main industrial applications. Municipal Solid Waste to energy plants. Organic Rankine Cycle (ORC). Fundamentals, type of working fluids employed. System configurations: coupling problems with heat sources; regenerative cycle. Main industrial applications. Wood Biomass to energy plants. Gas turbine CHP plants [12 h] Fundamentals of gas cycle (Brayton-Joule). System configurations: coupling with heat recovery steam generator, duct burning, steam-injection cycle. Main industrial applications. Microturbines. System configurations: regenerative cycle and variable speed. Main applications in residential and commercial sectors. Combined cycle CHP plants [12 h] Coupling gas cycle with steam cycle. Definition of energy efficiency in combined cycle. System configurations: heat recovery steam generators, CHP operation. Main industrial applications and district heating. Internal combustion engine and ORC combined cycle. Analysis of CHP plants (outline) [6 h] Fundamentals and main criteria about design and operating of CHP plants and district heating systems. Peculiarities of renewable energy plants. Example of district heating system fuelled by wood biomass. Models for simulation of CHP plants: examples of commercial simulation codes.
La destinazione e i dettagli organizzativi della visita tecnica saranno precisati nel corso dello svolgimento dell'insegnamento.
La destinazione e i dettagli organizzativi della visita tecnica saranno precisati nel corso dello svolgimento dell'insegnamento.
L’insegnamento è strutturato in: • lezioni in aula [48 h] • esercitazioni in aula [12 h] • visita esterna presso impianto di cogenerazione in esercizio
Exercises [12 h] 4 modules of exercise, with the elaboration in the classroom of numerical exercises based on practical issues in the application of the concepts learnt during lectures. Visits 1 visit at a CHP plant in operation.
Dispense delle lezioni (slides) Lozza, G., “Turbine a gas e cicli combinati”, Esculapio, 2006 (terza edizione 2016) Macchi E., Campanari S., Silva P., La microcogenerazione a gas naturale, Polipress, 2005
Lecture notes Lozza, G., “Turbine a gas e cicli combinati”, Esculapio, 2006 Macchi E., Campanari S., Silva P., La microcogenerazione a gas naturale, Polipress, 2005
Slides;
Lecture slides;
E' possibile sostenere l’esame in anticipo rispetto all’acquisizione della frequenza
You can take this exam before attending the course
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
... L'esame consiste in una prova orale, svolta nella forma di un colloquio della durata di circa 20 minuti. Lo svolgimento delle prove orali seguirà un calendario di date disponibili con cadenza settimanale per tutta la durata della sessione di esame. L’accesso alle prove avverrà previa prenotazione da parte dello studente. Nel corso della prova orale sarà proposta la discussione di uno dei temi trattati nell’insegnamento quali (a titolo di esempio): una tipologia di impianto cogenerativo, le definizioni generali di cogenerazione e gli indici di prestazione energetica, i criteri di dimensionamento e analisi economica degli impianti di cogenerazione e teleriscaldamento. L’obiettivo della prova orale è verificare il livello delle conoscenze e abilità acquisite dallo studente, valutando la sua capacità di porre in relazione in modo autonomo i differenti aspetti tecnologici, ambientali ed economici affrontati nell’insegnamento. A tale proposito, durante il colloquio orale si richiede allo studente di applicare i concetti teorici e applicativi esposti nell’insegnamento alla discussione delle scelte progettuali e di esercizio inerenti agli impianti di cogenerazione e ai sistemi di teleriscaldamento. La lode è assegnata quando l’esito del colloquio pone in evidenza, oltre a una conoscenza particolarmente completa ed esaustiva, capacità autonome di esposizione ed elaborazione delle tematiche trattate nell’insegnamento.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Compulsory oral exam;
The exam consists of an oral test.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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