FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI

Concetti Introduttivi

Cambiamenti climatici e decarbonizzazione. Economia circolare. Riscaldamento globale. Sistema energetico attuale. Il percorso europeo verso la decarbonizzazione. Direttiva europea Clima-Energia. Roadmap europea al 2030-2050. Impegni globali di riduzione delle emissioni (COP 21). Accordo di Parigi. Agenda 2030 e 17 obiettivi per lo sviluppo sostenibile. Fonti energetiche e produzione di energia. Il bilancio energetico della Terra. Il ciclo del carbonio. Effetto serra. Correlazione tra Energia, Ambiente e Sviluppo. Classificazione delle tecnologie delle fonti rinnovabili. La legislazione in campo energetico ed ambientale. Regolamentazione dei mercati dell’energia in Italia. Elementi di analisi economica applicata agli impianti da fonti rinnovabili. Sostenibilità delle fonti energetiche.

Energia Eolica

Cenni di climatologia. Caratteristiche del vento, distribuzione di frequenza (legge di Weibull), profilo verticale della velocita. Massima potenza di una turbina eolica, limite di Betz. Convertitori eolici a resistenza e a portanza. Coefficiente di potenza di una turbina eolica. Aspetti costruttivi e di controllo della turbina. Applicazioni per utenze isolate, parchi eolici e siti off-shore. Produzione annua di energia elettrica. Impatto ambientale delle turbine eoliche.

Energia solare - Impianti solari termici - Impianti fotovoltaici

Elementi di base di energia Solare. Valutazione della radiazione globale al suolo. Cenni sulle tecnologie solari termiche per riscaldamento, raffrescamento e produzione di energia elettrica. Bilancio termico di un collettore e suo rendimento (legge di Bliss). Schemi impiantistici per ed elementi di dimensionamento. Tecnologie di conversione fotovoltaica.

Idrogeno

Produzione e conversione dell'idrogeno a fini energetici. Elettrolisi, celle a combustibile, combustione. Bilanci energetici ed ambientali. Uso dell’idrogeno per il trasporto. Uso per la produzione di energia elettrica.

Energia da biomasse

Classificazione, utilizzi attuali delle biomasse. Produzione di combustibili derivati (pellet, biodiesel, biogas, etc.) e relative tecnologie (digestione anaerobica, gassificazione, pirolisi, trattamenti chimici). Le tecnologie di conversione energetica delle biomasse. Produzione di energia elettrica ed energia termica. Aspetti ambientali.

Ultimo aggiornamento: 22-10-2024

Materiale didattico fornito dal docente

Ultimo aggiornamento: 22-10-2024

OBIETTIVI

Il corso ha come obiettivo quello di fornire le conoscenze scientifiche di base e pratiche delle tecnologie energetiche per la conversione di fonti energetiche rinnovabili. Il corso si propone di approfondire la conoscenza delle tecnologie di produzione energetica da fonte rinnovabile attraverso la trattazione dei principi, dei processi di trasformazione, dei componenti e dei sistemi. Il corso approfondisce la transizione attualmente in atto tra produzione da fonte fossile e da fonte rinnovabile. Viene analizzato l’impatto sull’ambiente delle fonti fossili, i cambiamenti climatici in atto e gli impegni globali di riduzione delle emissioni, individuando le fonti energetiche più idonee per la produzione di energia termica ed elettrica nei vari ambiti, in particolare in edilizia.

In particolare in una prima fase si affrontano i temi generali dello sviluppo sostenibile e delle implicazioni sul piano ambientale. Successivamente, per ogni fonte rinnovabile oggetto di studio, si analizzeranno i fenomeni fisici che concorrono alla disponibilità della risorsa, alla sua quantificazione spazio temporale anche secondo modelli statistici/matematici.

Al termine del corso lo studente sara' in grado di comprendere potenzialità e limiti delle diverse tecnologie, valutare la consistenza della risorsa disponibile in un sito e per una specifica applicazione e dimensionare un impianto che utilizza fonti rinnovabili.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI

Conoscenza e capacità di comprensione:

Conoscenza dei fenomeni fisici e ambientali e delle tecnologie necessarie per la conversione delle fonti energetiche rinnovabili, anche in relazione della loro disponibilita' e agli usi finali.

Capacità di comprensione delle problematiche e delle soluzioni tecnico progettuali.

Acquisizione delle conoscenze di base della fisica applicata e loto applicazione in processi di conversione dell'energia. Acquisizione di competenze tecnico-ingegneristiche in applicazione delle

conoscenze di base.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

Acquisizione di strumenti metodologici e dati di riferimento per intervenire con specifica competenza nella progettazione laddove si devono trattare problemi di stima delle risorse energetiche disponibili, selezione delle tecnologie appropriate in relazione agli usi finali e al contesto tecnico economico di progetto. Apprendimento della legislazione in merito all'utilizzazione delle fonti

energetiche rinnovabili.

Autonomia di giudizio:

Operare scelte e selezionare soluzioni progettuali nel campo delle tecnologie. Discriminare fra obblighi normativi e gradi di liberta' progettuali.

Abilità comunicative:

Sapersi relazionare con le diverse competenze in gioco nel processo progettuale. Saper dimostrare la qualita' ambientale ed energetica del progetto.

La verifica di questi obiettivi sara' effettuata durante la prova scritta e l'eventuale

colloquio

Ultimo aggiornamento: 22-10-2024

Conoscenza di base di fisica

Ultimo aggiornamento: 22-10-2024

TIPOLOGIA DELLE ATTIVITÀ FORMATIVE

Distribuite per le ore di didattica frontale (8 ore=1 cfu)

Lezioni (ore/anno in aula):36

Esercitazioni (ore/anno in aula):12

Esercitazioni guidate fuori dall’orario di lezione (ore/anno in aula): 10

Calendario delle attività formative 

Settimane 1-2: Concetti introduttivi

Settimana 3-4-5: Energia eolica 

Settimana 6-7-8: Energia solare - Impianti solari termici - impianti fotovoltaici 

Settimana 9-10: Idrogeno

Settimana 11-12: Biomasse 

Ultimo aggiornamento: 22-10-2024

La verifica dell'apprendimento è funzionale alla verifica del raggiungimento, per ciascuno dei candidati, degli obiettivi formativi del corso.

L'esame orale sugli argomenti del corso verificherà la conoscenza di base (mediante domande teoriche), la padronanza di linguaggio e l'abilità comunicativa (mediante l'articolazione delle risposte aperte), la capacità di relazionare i concetti teorici ai problemi applicativi (mediante la risoluzione di problemi specifici).

Attribuzione del voto di valutazione

La votazione, espressa in trentesimi, verrà assegnata sulla base del livello di raggiungimento dei risultati attesi secondo gli indicatori di Dublino.

Per gli studenti che ottengano un risultato insufficiente o si ritirino durante la prova, il docente valuterà se potranno sostenere nuovamente l'esame nella stessa sessione o dovranno presentarsi solo a partire dalla sessione successiva.

Esso sarà dato secondo la seguente scala di giudizio:

Eccellente 30 - 30 e lode: Ottima conoscenza degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio e comunicativa, buona capacita' analitica, lo studente è in grado di applicare le conoscenze per risolvere i problemi proposti.

Molto buono 26 - 29: Buona padronanza degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, lo studente e' in grado di applicare le conoscenze per risolvere i problemi proposti.

Buono 24 - 25: Conoscenza di base dei principali argomenti, discreta proprietà di linguaggio, con limitata capacità di applicare autonomamente le conoscenze alla soluzione dei problemi proposti.

Soddisfacente 21 – 23: Non ha piena padronanza degli argomenti principali dell’insegnamento ma ne possiede le conoscenze, soddisfacente proprietà linguaggio, scarsa capacità di applicare

autonomamente le conoscenze acquisite.

Sufficiente 18 – 20: Minima conoscenza di base degli argomenti principali.

dell’insegnamento e del linguaggio tecnico, scarsissima o nulla capacità di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.

Insufficiente: Non possiede una conoscenza accettabile dei contenuti degli argomenti trattati nell'insegnamento

Ultimo aggiornamento: 22-10-2024

Goal 4 - Istruzione di qualità

Goal 7 - Energia pulita e accessibile

Goal 11 - Città e comunità sostenibili

Goal 12 - Consumo e produzione responsabili

Goal 13 - Lotta al cambiamento climatico

Ultimo aggiornamento: 22-10-2024