PRESENTAZIONE

Questo corso (completamente in Inglese) mostra gli aspetti fondamentali delle celle a combustibile e dei sistemi di generazione distribuita (termodinamica e prestazioni dei componenti): differenti tipologie, configurazioni impiantistiche, aspetti tecnologici e ambientali. Differenti sistemi di piccola taglia sono considerati per la generazione distribuita. Particolare attenzione è dedicata alla generazione combinata di energia elettrica e termica anche attraverso esperienze di laboratorio.

OBIETTIVI FORMATIVI

The purpose of this course is to provide the students with the fundamental know-how related to fuel cells and to the concept of distributed generation systems. The attention is mainly focused on thermodynamic theory and component performance. Fuel cells are presented putting emphasis on different technology types, hybrid system plant layouts, technological and environmental aspects. This course also proposes to provide students with basic knowledge and operative elements to design different small size systems (internal combustion engines, microturbines, stirling engines, fuel cells) for applications in distributed generation grids. For this part of the course, special attention is devoted to combined heat and power generation providing students with laboratory experiences.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali, esercitazioni, seminari e visite in laboratorio) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

- conoscere gli aspetti di base delle diverse tipologie di celle a combustibile (prestazioni e funzionamento);

- conoscere le caratteristiche dei sistemi ibridi (tipologie impiantistiche, prestazioni, ecc.);

- conoscere gli aspetti legati all'utilizzo dell'idrogeno come vettore energetico;

- comprendere i sistemi di generazione distribuita;

- applicare le nozioni di termodinamica al calcolo prestazionale;

- identificare ed analizzare i principali componenti di impianto.

Modalità didattiche

Il corso sarà articolato in: 54 ore tra lezioni frontali, esercizi e visite in laboratorio. Le ore dedicate agli esercizi saranno svolte dal docente titolare del corso con la seguente modalità: introduzione riassuntiva dei contenuti svolti nelle lezioni frontali e sviluppo di esercizi sulle principali tematiche. Saranno, inoltre previsti 1/2 seminari di docenti esterni (anche stranieri).

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Celle a combustibile (struttura di base, breve storia, sviluppo tecnologico, considerazioni sui costi); tipologie di celle a combustibile (polimerica, alcalina, acido fosforico, carbonati fusi, ossidi solidi); elettrochimica delle celle a combustibile (ideale e perdite).
• Celle a combustibile: influenza dei principali parametri operativi (pressione e temperatura), materiali, prestazioni, trattamento del combustibile (reforming esterno ed interno).
• Sistemi ibridi con celle ad alta temperatura (MCFC; SOFC).
• Sistemi di generazione distribuita: aspetti di base, microturbine, e motori stirling.
• Sistemi di generazione distribuita: co-generazione e tri-generazione.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slide utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su aul@web. In generale, gli appunti presi durante le lezioni e il materiale su aul@web sono sufficienti per la preparazione dell'esame.

I libri sotto indicati sono suggeriti come testi di appoggio:

• Fuel Cell Handbook (Seventh Edition), US Department of Energy, Morgantown, WV (USA), 2004 (disponibile on line).
• Ferrari M.L., Damo U.M., Turan A., Sanchez D., Hybrid Systems Based on Solid Oxide Fuel Cells: Modelling and Design, Wiley, July 2017 (disponibile in biblioteca).
• R. Della Volpe, “Macchine”, Liguori Editore (disponibile in biblioteca).

Modalità didattiche

Il corso sarà articolato in: 54 ore tra lezioni frontali, esercizi e visite in laboratorio. Le ore dedicate agli esercizi saranno svolte dal docente titolare del corso con la seguente modalità: introduzione riassuntiva dei contenuti svolti nelle lezioni frontali e sviluppo di esercizi sulle principali tematiche. Saranno, inoltre previsti 1/2 seminari di docenti esterni (anche stranieri).

INIZIO LEZIONI

La prima settimana del primo semestre.

ORARI

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

Vedi anche:

FUEL CELLS AND DISTRIBUTED GENERATION SYSTEMS

Modalità d'esame

L'esame prevede solo una prova orale finale che riguarda tutti gli argomenti trattati durante il corso (esercizi esclusi).

Saranno disponibili 2/3 appelli di esame per la sessione invernale e 3/4 appelli per la sessione estiva (verificare sul sito sul sito https://servizionline.unige.it/studenti/esami/prenotazione). Non verranno concessi appelli straordinari al di fuori dei periodi indicati nel regolamento del Corso di Studio, fatta eccezione per gli studenti che non hanno più obblighi di frequenza per il corso di Laurea triennale. Perciò, questi studenti possono contattare il docente via e-mail (mario.ferrari@unige.it) per fissare un eventuale appello straordinario.

Per partecipare alla prova occorre iscriversi almeno due giorni prima della data dell'esame sul sito https://servizionline.unige.it/studenti/esami/prenotazione.

Modalità di accertamento

L'esame verrà svolto tramite domande orali che potranno richiedere l'aiuto di un supporto per la scrittura (lavagna o supporto cartaceo).

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno forniti nel corso delle lezioni.

L'esame avrà lo scopo di valutare non soltanto se lo studente ha raggiunto un livello adeguato di conoscenze, ma se ha acquisito la capacità di analizzare criticamente problemi relativi ai sistemi con celle a combustibile e relativi alla generazione distribuita e di presentarli con una terminologia corretta. Verrà anche richiesto allo studente di disegnare gli schemi degli impianti, di analizzarne il comportamento sui principali piani termodinamici e di saper affrontare calcoli progettuali secondo le modalità presentate a lezione.