PERIODO: UNA SETTIMANA NEL MESE DI SETTEMBRE L’insegnamento riguarda i principali aspetti legati alla caratterizzazione, valutazione e progettazione di sistemi energetici di multi-generazione per applicazioni di piccola scala (<1 MW). Gli impianti di multi-generazione opportunamente progettati e gestiti possono garantire, dal punto di vista del risparmio energetico ed economico, prestazioni migliori rispetto ai sistemi tradizionali in cui diverse forme di energia (es. elettricità, calore e raffreddamento) vengono prodotte o acquistate separatamente. L'attenzione si concentra sulla valutazione delle prestazioni dei motori di cogenerazione primaria, come microturbine e motori a combustione interna, accoppiati a varie apparecchiature per la produzione di energia termica e frigorifera (sistemi di trigenerazione). Aspetti specifici riguardano le interazioni con le reti energetiche esterne (es. elettricità, gas, teleriscaldamento e teleraffrescamento) e la valutazione economica delle soluzioni in un contesto di mercato energetico competitivo. In particolare, vengono introdotte e discusse nuove tecniche e indicatori per la caratterizzazione, la valutazione e la pianificazione di impianti di multi-generazione. Tutte le attività del corso saranno tenute in lingua inglese.

L'insegnamento è organizzato in modo da essere fruibile da studenti che hanno conoscenze ingegneristiche di base. I concetti principali vengono richiamati all'inizio delle attività. Conoscenze preliminari sui sistemi elettrici per l'energia, termodinamica e reti energetiche sono utili ma non indispensabili. La lunga esperienza con questo insegnamento indica che studenti con conoscenze di base molto diverse hanno frequentato l'insegnamento con successo.

- Introduzione alla cogenerazione e alla trigenerazione: generalità su componenti, schemi e applicazioni. - Componenti, modelli e caratterizzazione di impianti di piccola taglia per la cogenerazione e la generazione distribuita (in particolare, microturbine e motori a combustione interna). - Componenti, modelli e caratterizzazione di piccoli impianti per la generazione di energia termica e di frigorifera: generatori di calore a combustione; frigoriferi elettrici e ad assorbimento; pompe di calore elettriche e ad assorbimento; chiller e pompe di calore azionati da motore; recupero di calore all'interno di impianti di raffreddamento. - Caratterizzazione e aspetti progettuali degli impianti di cogenerazione e trigenerazione: caratterizzazione input/output; pianificazione operativa; strategie di regolazione delle apparecchiature; analisi della curva di durata del carico di cogenerazione e trigenerazione; analisi del rapporto di cogenerazione; analisi lambda di trigenerazione; caratterizzazione, interazione e vincoli nel dominio del tempo di generazione/carico; idoneità delle soluzioni di trigenerazione alle configurazioni di carico; modello matriciale di sistemi di multi-generazione; modelli a scatla nera per l'implementazione nelle simulazioni nel dominio del tempo. - tecniche, criteri e indicatori di prestazione per i sistemi di multi-generazione: generalità sugli indicatori di prestazione del sistema energetico e delle apparecchiature; teoria unificata della valutazione della produzione di vettori energetici singoli e multipli; modelli di riferimento per la produzione separata di energia elettrica, termica e frigorifera; criteri classici per la valutazione dei sistemi di cogenerazione e trigenerazione; indicatori di risparmio energetico e incrementali per la valutazione dei sistemi di cogenerazione e trigenerazione. - Valutazione delle prestazioni degli impianti di cogenerazione e trigenerazione: pratiche attuali e problematiche nella valutazione del sistema energetico; confronto di diverse tecnologie per la produzione di vettori energetici multipli; risparmio energetico e valutazione incrementale della cogenerazione termica ed elettrica; risparmio energetico e valutazione incrementale della cogenerazione di raffreddamento ed elettricità; risparmio energetico e valutazione incrementale di schemi di trigenerazione combinati; caratterizzazione delle emissioni di CO2 e inquinanti, valutazione dell'impatto ambientale globale e locale di sistemi di multi-generazione distribuiti. - Valutazione economica degli impianti di cogenerazione e trigenerazione: costi coinvolti nella progettazione del sistema energetico; struttura dei mercati dell'energia; valutazione economica dei sistemi energetici: indicatori di redditività; modellazione dell'incertezza: analisi multi-scenario e analisi del rischio; valutazione del sistema di multi-generazione nel contesto del mercato competitivo; tecniche orientate al mercato per la produzione di energia elettrica da impianti di multi-generazione. - Esempi di applicazione ed esercitazioni di calcolo.

In presenza

Test a risposta multipla

P.D.2-2 - Settembre

11-15 September 2023 (with final exam in the morning of 15 September 2023): - Monday, 11 September 2023 Hour 10:00-13:00 and Hour 14:30-17:30 - Lab. "Tommasini" of the Dipartimento Energia "Galileo Ferraris", North side (close to the entrance from corso Montevecchio 71), underground floor - Tuesday, 12 September 2023 Hour 10:00-13:00 and Hour 14:30-18:00 - Lab. "Tommasini" of the Dipartimento Energia "Galileo Ferraris", North side (close to the entrance from corso Montevecchio 71), underground floor - Wednesday, 13 September 2023 Hour 10:00-13:00 and Hour 14:30-18:00 - Lab. "Tommasini" of the Dipartimento Energia "Galileo Ferraris", North side (close to the entrance from corso Montevecchio 71), underground floor - Thursday, 14 September 2023 Hour 10:00-13:00 and Hour 14:30-17:30 - Lab. "Tommasini" of the Dipartimento Energia "Galileo Ferraris", North side (close to the entrance from corso Montevecchio 71), underground floor - Friday, 15 September 2023 Hour 9:00-10:30 (final test) - Lab. "Tommasini" of the Dipartimento Energia "Galileo Ferraris", North side (close to the entrance from corso Montevecchio 71), underground floor