La generazione di energia sta cambiando rapidamente. Le centrali elettriche convenzionali cedono il passo alle fonti rinnovabili e a più efficienti conversioni energetiche con la produzione combinata di energia elettrica e calore. Le fonti rinnovabili termiche (quali le biomasse) hanno necessità della cogenerazione per raggiungere un maggior utilizzo del loro potenziale. Il corso mira a fornire i concetti principali per la progettazione e l’esercizio di queste nuove soluzioni. Le applicazioni nell'industria e sistemi energetici locali (quali il teleriscaldamento) sono studiati con esempi ed esercizi.

Competenze di base sulle tecnologie e le applicazioni principali per: - impianti di cogenerazione convenzionali a vapore e turbogas - microturbine a gas - impianti di cogenerazione a ciclo combinato - impianti di cogenerazione a biomassa e impianti di termovalorizzazione di rifiuti Concetti principali e criteri per: - progettazione, simulazione ed esercizio di impianti di cogenerazione e sistemi di teleriscaldamento - integrazione delle fonti rinnovabili termiche nei sistemi energetici industriali e locali

Conoscenze di base di Fondamenti di macchine, Energetica e fonti rinnovabili

Introduzione sulla cogenerazione [6 h] Bilancio energetico di un impianto termoelettrico in assetto tutto elettrico e cogenerativo. Definizione di cogenerazione. Rendimenti e indici energetici. Analisi dei costi di generazione elettrica e termica. Impianti cogenerativi a vapore [12 h] Concetti generali sul ciclo a vapor d’acqua (Rankine-Hirn). Configurazioni di impianto: cicli a contropressione e spillamento. Principali applicazioni industriali. Impianti di termovalorizzazione di rifiuti urbani. Ciclo a vapore di fluidi organici (ORC). Concetti generali, tipologie di fluidi di lavoro impiegati. Configurazioni di impianto: problemi di accoppiamento con le sorgenti termiche; ciclo con rigenerazione. Principali applicazioni industriali. Impianti di utilizzazione energetica di biomasse legnose. Impianti cogenerativi turbogas [12 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 industriali. Microturbine a gas. Configurazioni di impianto: ciclo con rigenerazione e a numero di giri variabile. Principali applicazioni civili. Impianti cogenerativi a ciclo combinato [12 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. Ciclo combinato motore a combustione interna e ORC. Analisi di impianti cogenerativi (cenni) [6 h] Concetti generali e principali criteri per il dimensionamento e l’esercizio di impianti di cogenerazione e sistemi di teleriscaldamento. Specificità degli impianti a fonti rinnovabili. Esempio di sistema di teleriscaldamento alimentato a biomassa legnosa. Simulazione di impianti cogenerativi: esempi di codici di simulazione commerciale.

Esercitazioni in aula [12 h] 4 moduli di esercitazione, con lo svolgimento in aula di esercizi numerici basati su aspetti pratici in applicazione dei concetti appresi a lezione. Visite 1 visita presso un impianto di cogenerazione in esercizio.

Appunti del corso Lozza, G., “Turbine a gas e cicli combinati”, Esculapio, 2006 Macchi E., Campanari S., Silva P., La microcogenerazione a gas naturale, Polipress, 2005

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Exam: Compulsory oral exam;

... L'esame consiste in una prova orale.

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.