9797800 - SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE A - Z
Risultati di apprendimento attesi
Il corso di “ENERGY SYSTEMS AND ENVIRONMENT” affronta l’attualissima problematica connessa allo sviluppo dei sistemi energetici sostenibili per la produzione decarbonizzata dell’energia elettrica termica e frigorigena con particolare riguardo alle risorse energetiche impiegate, alla loro provenienza, al processo di conversione e all'uso finale dell’energia nelle diverse forme, nell’ottica del conseguimento di una sostenibilità ambientale inserita nel contesto planetario globale cui corrispondono gli scenari della crisi ambientale del XXI secolo.
Saranno presentate le diverse fonti di energia tra cui l’energia da biomassa, l’energia geotermica, l’energia eolica, l’energia solare, il vettore idrogeno e le caratteristiche dei rispettivi sistemi di generazione. Verranno affrontate, con particolare attenzione, le analisi dei sistemi tecnologici energetici nel contesto degli obiettivi di rispetto ambientale, primo fra tutti il controllo della produzione di gas climalteranti, onde conseguire effetti di mitigazione del fenomeno del “Global Warming”.
Verranno introdotte le tecniche di simulazione numerica dei Sistemi Energetici mediante codice di calcolo Ansys Fluent, con particolare riferimento all'implementazione di simulazioni numeriche CFD mediante approccio sia teorico che pratico/applicativo
Nella parte finale del corso verranno accennati i sistemi energetici avanzati, con particolare attenzione agli impianti di potenza a ciclo combinato a gas ed in assetto cogenerativo e la loro integrazione con i sistemi di captazione dell’energia termica solare.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali (28 ore) ed esercitazioni (65 ore)
Prerequisiti richiesti
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
- Basic Energy Concepts
- Energy Conversion
- Renewable Energy Sources and Energy Conversion Devices
- Energy Transfer and Conversion Methods
- Renewable Energy Sources
- Solar Energy: Solar heating (passive and active), solar power plants, photovoltaic cells
- Biomass Energy: Direct conversion (combustion of biomass); Indirect conversion (chemical conversion to biofuel)
- Hydro Energy
- Geothermal Energy: Power plants, direct use, heat pumps
- Ocean Energy: Tidal Power and Wave Energy
- Wind Energy
- Gas turbine and their performances
- Combined Cycles
- Cogeneration Power Plants
- CFD applications for Energy Systems
Testi di riferimento
1) Materiale didattico
2) Ansys Fluent getting started training
3) Islam, Roy, Rahman, Saifur - Renewable Energy and the Environment –SPRINGER
4) Cohen, Rogers, Saravanamuttoo: “Gas Turbine Theory” - LONGMAN;
5) Bianchi, Melillo, Peretto – Sistemi Energetici. Complementi – PITAGORA EDITRICE BOLOGNA
6) Giovanni Lozza: Turbine a gas e cicli combinati – SOCIETÀ EDITRICE ESCULAPIO
7) Sphera DA, editor. Wind turbine technology: fundamental concepts of wind turbine engineering.
8) Gash R. and Twele J.: Wind Power Plants – Fundamentals, Design, Construction and Operation, Solarpraxis AG Germany.
9) Bent Sørensen Renewable Energy, Academic Press
10) Ferziger J.H., Peric M., Street R.L., Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Basic Energy Concepts | [1] [3] [9] |
| 2 | Renewable Energy Sources and Energy Conversion Devices | [1] [3] [9] |
| 3 | Energy Conversion | [1] [3] [9] |
| 4 | Energy Transfer and Conversion Methods | [1] [3] [9] |
| 5 | Renewable Energy Sources | [1] [3] [9] |
| 6 | Solar Energy | [1] [5] [9] |
| 7 | Biomass Energy | [1] [5] [9] |
| 8 | Hydro Energy | [1] [5] [9] |
| 9 | Geothermal Energy | [1] [5] [9] |
| 10 | Ocean Energy | [1] [5] [9] |
| 11 | Wind Energy | [1] [5] [7] [8] |
| 12 | Gas turbines and their performances | [1] [4] [6] |
| 13 | Combined Cycles | [1] [4] [6] |
| 14 | Cogeneration Power Plants | [1] [4] [6] |
| 15 | CFD Applications for Energy Systems | [2] [10] |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
La prova d'esame è composta da una prova orale.
Durante lo svolgimento delle lezioni vengono svolte esercitazioni applicative dei contenuti del corso, che hanno lo scopo di focalizzare l’attenzione degli allievi su problemi di interesse energetico.
Le esercitazioni sui contenuti del corso e gli argomenti trattati durante le lezioni frontali sono oggetto di discussione durante la prova orale.
La valutazione in sede di colloquio orale si baserà: sulla conoscenza dei contenuti, la pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, la proprietà di linguaggio tecnico, la capacita di fare collegamenti tra i contenuti del programma.
Verrà altresì valutato lo sviluppo di una semplice applicazione in ambiente CFD Ansys Fluent
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Il Candidato esponga i concetti base dell'energia
Il Candidato esponga i principi sulla conversione dell'energia
Il Candidato discuta sulle fonti di energia rinnovabili
Il Candidato discuta sui principi dell'energia eolica
Il Candidato discuta sui principi dell'energia solare
Il Candidato discuta sui principi dell'energia geotermica
Il Candidato discuta sui principi dell'energia idraulica
Il Candidato esponga i concetti base degli impianti di cogenerazione
Il Candidato discuta delle esercitazioni numeriche svolte
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