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Anno Accademico 2012/13
01MUSMK
Energetica e fonti rinnovabili
Corso di Laurea in Ingegneria Energetica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Barbero Antonio Maria ORARIO RICEVIMENTO     50 50 0 0 3
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/10 10 B - Caratterizzanti Ingegneria energetica
Presentazione
Il corso, proposto al primo semestre del terzo anno della laurea in Ingegneria Energetica, si propone di fornire gli strumenti metodologici e le conoscenze ingegneristiche utili per l'analisi e la valutazione dei principali sistemi energetici industriali e civili, con particolare attenzione per la produzione e l'utilizzazione dell'energia termica ed elettrica. Vengono descritte e analizzate le soluzioni tecnologiche, impiantistiche e di sistema e viene dedicata particolare attenzione alle soluzioni innovative in merito all'uso razionale delle risorse primarie e alla compatibilità ambientale.
Per quanto riguarda in particolare le fonti rinnovabili, gli allievi devono essere in grado di conoscere i principi di funzionamento dei dispositivi e degli impianti di conversione dell'energia fornita da sorgenti rinnovabili, la potenzialità delle singole fonti ed i rapporti costi/benefici delle stesse
Il corso è articolato in lezioni teoriche ed esercitazioni con applicazioni di calcolo e valutazioni tecniche di diversi tipologie di impianti.
Risultati di apprendimento attesi
Al termine del corso gli allievi devono conoscere le principali tipologie di impianti energetici, le loro caratteristiche costruttive e funzionali nonché essere in grado di effettuare i bilanci energetici degli impianti, nel loro complesso e dei singoli componenti.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Si richiedono conoscenze pregresse di analisi matematica, fisica, chimica, termodinamica e trasmissione del calore.
Programma
Di seguito sono illustrati i programmi della parte Fonti Rinnovabili e Energetica più in generale.
Le due parti di corso verranno sviluppate in parallelo

A) Fonti Rinnovabili

ENERGIA SOLARE
La risorsa sole: disponibilità, dell'irraggiamento solare sul territorio, radiazione solare diretta e diffusa, riflessa.
- Descrizione dei principi di funzionamento, delle prestazioni, e delle caratteristiche costruttive di pannelli solari per uso domestico, di impianti solari a bassa temperatura, di concentratori di radiazione, di centrali solari ad alta temperatura. Valutazioni economiche ed energetiche, costi, vantaggi ambientali, confronto con altre tecnologie.
- Celle fotovoltaiche, caratteristiche dei materiali semi-conduttori, principi di funzionamento e caratteristiche costruttive dei sistemi fotovoltaici, esempi di dimensionamento di impianti, parametri significativi e relativa influenza sul rendimento.

ENERGIA EOLICA
La risorsa vento: disponibilità sul territorio italiano, profili climatici dei siti, principi di localizzazione degli impianti, la teoria di Betz, parametri caratteristici e rendimento di impianti eolici, caratteristiche di aerogeneratori mono-pala e multi-pala, centrali eoliche, economia di un sistema eolico, incidenza ambientale, stato dell'arte, applicazioni innovative (turbine micro-eoliche, ...).

GEORISORSE
La risorsa geotermia: disponibilità su territorio, fenomenologia della generazione del calore endogeno, principi di funzionamento e caratteristiche costruttive degli impianti geotermici, fasi caratteristiche della produzione di energia, rendimento centrali, valutazioni ed impatto ambientale, tipologie impiantistiche.

ENERGIA IDROELETTRICA
La risorsa: portata, deflusso e curva di durata, Concetto di Deflusso Minimo Vitale (DMV). Salto idraulico, salto netto e perdite distribuite e concentrate. Rendimento globale e potenza effettiva. Concetto di producibilità. Impianti idroelettrici ad acqua fluente e a deflusso regolato (a bacino, serbatoio e pompaggio). Tipologie e componenti degli impianti idroelettrici. Le turbine idrauliche. Scelta della turbina in funzione di caduta e portata. Turbine ad azione e reazione.

BIOMASSE
La risorsa biomassa: disponibilità sul territorio italiano, applicazione e relative filiere, i biocombustibili, riserva di biomasse, 'cippato' e 'pellets', normativa, processo di combustione diretta, processo di gassificazione, processo di pirolisi, principi di funzionamento e caratteristiche costruttive di caldaie ed impianti a biomasse, le caldaie per impianti a biomassa per riscaldamento,
Cenni sugli RSU (Rifiuti Solidi Urbani)


B) Energetica


1) Classificazione delle fonti di Energia
2) Fonti primarie e secondarie
3) Produzione e consumi di fonti non rinnovabili in Italia e nel mondo
4) Oil and Gas: genesi e giacimenti, filiere
5) Carbone: Giacimenti, tipi di " carbone", filiera del carbone
6) Biomasse e biocombustibili
7) Caratteristiche dei combustibili commerciali
8) Richiami di termodinamica
9) Richiami sui cicli termodinamici
10) Bilancio di un generatore di calore
11) Correlazione: potenze, rendimenti tipo di regolazione
12) Fiamme e combustione: principi fisici
13) Reazioni di combustione
14) Bruciatori
15) Generatori di vapore
16) Caldaie ad acqua calda, tradizionali e a condensazione
17) Cogenerazione e rigenerazione
18) Teleriscaldamento
19) Recuperatori
20) Impatto ambientale dell’uso dei combustibili
21) Applicazioni dei cicli inversi
22) Celle a combustibile



Organizzazione dell'insegnamento
Esercitazioni monotematiche sull'uso di alcuni tipi di combustibile e sulle valutazioni economiche degli interventi di rsiparmio energetico
Esercizi sul dimensionamento di massima di impianti basati sulle fonti rinnovabili. Stima della producibilità, dei costi e della convenienza economica.
Esercizi applicativi di alcuni aspetti della teoria
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
-Gianni Comini,Giulio Croce, Stefano Savino:Energetica generale, V Edizione, SGE Editoriali, Padova 2011
-Bengt Sørensen, Renewable Energy, Associated Press, 2000.
-Mario Cucumo, Dimitrios Kaliakatsos, Valerio Martinelli, Energetica, Pitagora Editrice, Bologna 2006.
-Gianluca Toso, Fonti Rinnovabili di energia, Voll. I e II, Levrotto & Bella, 2011
-Materiale caricato sul sito dai docenti


Criteri, regole e procedure per l'esame
Prova scritta con esercizi numerici e domande di teoria.
Lo scopo è la verifica dell'apprendimento dei concetti di base legati all'uso delle varie fonti di energia , delle soluzioni impiantiscìiche nei loro aspetti tecnico economici, e della interazione con l'ambiente legata all'uso della energia.
Criteri, regole e procedure per l'esame (Prof. A. Barbero)
Prova scritta con esercizi numerici e domande di teoria.
Lo scopo è la verifica dell'apprendimento dei concetti di base legati all'uso delle varie fonti di energia , delle soluzioni impiantiscìiche nei loro aspetti tecnico economici, e della interazione con l'ambiente legata all'uso della energia.


Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma provvisorio per l'A.A.2012/13
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