CLEAN ENERGY PRODUCTION

CLEAN ENERGY PRODUCTION

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iten
Codice
98247
ANNO ACCADEMICO
2020/2021
CFU
5 cfu al 1° anno di 10720 ENVIRONMENTAL ENGINEERING (LM-35) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-IND/24
SEDE
GENOVA (ENVIRONMENTAL ENGINEERING )
periodo
1° Semestre
moduli
Questo insegnamento è un modulo di:
materiale didattico

PRESENTAZIONE

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

The course will be organised in sections devoted to different renewable energy production systems (e.g. photovoltaic and wind systems, fuel cells, wave energy, biomass thermochemical conversion, mini-hydro, ..).

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La partecipazione alle attività formative proposte (lezioni frontali, esercizi, seminari, attività di laboratorio, visite di istruzione), lo studio individuale e la discussione in gruppo permetteranno allo studente di:

  • Orientarsi nell’attuale panorama dei possibili processi di produzione di energia da fonti rinnovabili;
  • Conoscere le principali tipologie di celle a combustibile, le loro potenzialità e i margini di ottimizzazione delle attuali tecnologie;
  • Conoscere il contesto di mercato e prospettive dell’energia solare, saperne valutare le potenzialità produttive, nonché conoscere i fondamenti di conversione fotovoltaica.
  • Conoscere le principali tipologie di turbine eoliche in relazione alla ventosità del sito, valutando l’aspetto tecnologico, strutturale e di produzione energetica, nonché analizzare l’efficienza dell’installazione attraverso la definizione della curva di potenza e della produzione complessiva;
  • Conoscere le modalità di produzione di energia da acque superficiali, le principali componenti degli impianti idroelettrici, il potenziale di sfruttamento residuo, le opportunità degli impianti di piccola taglia (mini-idroelettrico). Sviluppare la capacità di analizzare le potenzialità di un impianto in base alle caratteristiche idrologiche e idrauliche di un sito (curva di durata delle portate, salto, ecc.) ai fini della progettazione.
  • Conoscere le fonti di energie rinnovabili legate agli ambienti marini quali le correnti, le onde, i gradienti di temperatura. Sviluppare le conoscenze per realizzare le valutazioni di disponibilità e sfruttabilità delle risorse e per la progettazione preliminare di impianti offshore di sfruttamento singoli o combinati.
  • Conoscere le diverse tipologie di biomassa, le potenzialità effettive di utilizzo e i reattori termochimici per la sua valorizzazione energetica;
  • Applicare le competenze acquisite a specifici contesti propri dell’ingegneria ambientale, discutendo vantaggi e svantaggi delle soluzioni applicabili.

Modalità didattiche

Il modulo prevede lezioni frontali in aula, delle quali è consigliata la frequenza. In base all'evoluzione della pandemia Covid 19 le lezioni potranno essere telematiche su piattaforma Teams.

La multidisciplinarità propria del modulo di insegnamento e il confrontarsi con diversi relatori favoriscono un apprendimento dinamico che promuove anche l’acquisizione di competenze trasversali in termini di abilità comunicativa, gestione e integrazione delle competenze.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma del modulo prevede la presentazione dei seguenti argomenti da parte di docenti esperti del settore:   

1.Introduzione (tutti i docenti, 2 ore)

Struttura didattica del corso, modalità di esame, contestualizzazione dei contenuti, panoramica sulla problematica ambientale.

2. Celle a combustibile (prof.ssa Bosio, 8 ore)

Principi di funzionamento, tipologie, applicazioni, modelli teorici e dati sperimentali.

3. Energia solare (prof. Fossa, 6 ore)

Mercati e prospettive, angoli solari, stima dell'energia solare a terra. Collettori solari e cenni ai sistemi a concentrazione. Rendimenti di conversione. Fondamenti di conversione fotovoltaica, celle e moduli, curve caratteristiche, rendimenti, inverters e producibilità.

4. Turbine eoliche (prof.ssa Pagnini, 8 ore)

Tipologie di turbine, tecnologia, produzione ottima, stima della ventosità al sito e della produzione di energia. 

5. Idroelettrico (prof. Lanza, 8 ore)

Tipologie di impianti, valutazioni idrologiche e idrauliche, stima del potenziale e progettazione preliminare.

6. Risorse in ambito marino (prof. Besio, 8 ore)

Valutazione e sfruttabilità della risorsa. Progettazione preliminare di impianti offshore singoli o combinati.

7. Biomassa (prof.ssa Arato, 8 ore)

Caratterizzazione della biomassa; reazioni di combustione, pirolisi e gassificazione; tipologie e caratteristiche dei reattori termochimici.

8. Considerazioni conclusive (tutti i docenti, 2 ore)

Confronto tra le tecnologie presentate.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni sarà disponibile in Aulaweb dell’insegnamento. Gli appunti presi durante le lezioni e il materiale in Aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell’esame, ma i libri seguenti sono suggeriti come testi di appoggio e approfondimento:

- “Fuel Cells Handbook (Seventh Edition)by EG&G Technical Services, DE-AM26-99FT40575, U.S. Department of Energy, National Energy Technology Laboratory, Morgantown, West Virginia, 2004.

-  “Guidelines for Design of Wind Turbines”. Det Norske Veritas, Copenhagen and Wind Energy Department, Risø National Laboratory, 2002.

- “Le energie rinnovabili”, Andrea Bartolazzi. Hoepli, Milano, 2010.

- “Fundamentals of Ocean Renewable Energy”, Simon Neill & Reza Hashemi, Elsevier, pp. 336-

- “Offshore Energy and Marine Spatial Planning”, Katherine L. Yates & Corey J. A. Bradshaw, CRC Press, pp. 300

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Il ricevimento studenti è su appuntamento da fissare tramite l'invio di una e-mail a: elisabetta.arato@unige.it 

Ricevimento: Il docente è disponibile previo appuntamento concordato via e-mail.

Ricevimento: Il docente riceve su appuntamento in seguito ad accordo telefonico o via e-mail

Ricevimento: Il giorno di ricevimento studenti è il martedì pomeriggio a partire dalle 14.30 su appuntamento. Il ricevimento è sospeso nella settimana della prova scritta. Per confermare gli appuntamenti seguire le modalità indicate su AulaWeb.

Ricevimento: Il docente riceve gli studenti su appuntamento o previo contatto telefonico

Ricevimento: Su appuntamento tramite Email

Commissione d'esame

ELISABETTA ARATO (Presidente)

BARBARA BOSIO (Presidente)

GUIDO BUSCA (Presidente)

LUISA PAGNINI

LUCA GIOVANNI LANZA

GABRIELLA GARBARINO

GIOVANNI BESIO

LEZIONI

Modalità didattiche

Il modulo prevede lezioni frontali in aula, delle quali è consigliata la frequenza. In base all'evoluzione della pandemia Covid 19 le lezioni potranno essere telematiche su piattaforma Teams.

La multidisciplinarità propria del modulo di insegnamento e il confrontarsi con diversi relatori favoriscono un apprendimento dinamico che promuove anche l’acquisizione di competenze trasversali in termini di abilità comunicativa, gestione e integrazione delle competenze.

INIZIO LEZIONI

Primo semestre dell'anno accademico secondo il calendario della Scuola Politecnica. Per l'orario si prega di consultare il sito di Ateneo.

ESAMI

Modalità d'esame

La prova finale del modulo consiste in una prova scritta con 6 domande aperte o problemi (uno per tematica) da valutare da 0 a 6 punti ciascuno.

Il voto conseguito nell’insegnamento sarà la media dei voti attribuiti nei due moduli in cui si articola l’insegnamento.

Sono disponibili 3 appelli di esame per la sessione ‘estiva’ (giugno, luglio, settembre) e 2 appelli per la sessione ‘invernale’ (gennaio e febbraio). Non sono concessi appelli straordinari al di fuori dei periodi indicati dalla Scuola Politecnica, fatta eccezione per studenti che non abbiano inserito nel piano di studi attività formative nell’anno accademico in corso.

Modalità di accertamento

L’esame si prefigge di accertare la capacità di analisi, le specifiche competenze acquisite e l’attitudine ad utilizzarle per orientarsi in casi applicativi concreti.

ALTRE INFORMAZIONI

Per un proficuo apprendimento sono richieste conoscenze base di matematica, chimica e fisica, ma non è prevista alcuna propedeuticità formale.