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 didattiche), 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 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.

MODALITA' DIDATTICHE

Il modulo prevede lezioni frontali in aula, delle quali è consigliata la frequenza.

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:   

Introduzione (prof. Bosio, 1 ora): Struttura didattica del corso, modalità di esame, contestualizzazione dei contenuti.

Celle a combustibile (prof.ssa Bosio, 7 ore): Principi di funzionamento, tipologie, applicazioni, modelli teorici e dati sperimentali.

Energia solare (prof.sse Arato e Bosio, 5 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.

Vento (proff. Pagnini e Freda, 10 ore): Tipologie di turbine, tecnologia, produzione ottima, stima della ventosità al sito e della produzione di energia. 

Idroelettrico (prof. Lanza, 10 ore): Tipologie di impianti, valutazioni idrologiche e idrauliche, stima del potenziale e progettazione preliminare.

Risorse in ambito marino (prof. Besio, 10 ore): Valutazione e sfruttabilità della risorsa. Progettazione preliminare di impianti offshore singoli o combinati.

Biomassa (prof.ssa Arato, 7 ore): Caratterizzazione della biomassa; reazioni di combustione, pirolisi e gassificazione; tipologie e caratteristiche dei reattori termochimici.

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

Commissione d'esame

ELISABETTA ARATO (Presidente)

GUIDO BUSCA (Presidente)

GIOVANNI BESIO

BARBARA BOSIO

GABRIELLA GARBARINO

LUCA GIOVANNI LANZA

LUISA PAGNINI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Nel primo semestre secondo il calendario accademico della Scuola Politecnica

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

La prova finale del modulo consiste nella stesura di una relazione scritta e in un successivo colloquio orale.

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.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La relazione scritta deve avere come oggetto l’approfondimento di una delle tematiche presentate a lezione, a scelta dello studente.

L’esame orale prevede la discussione della relazione scritta sottoposta e un paio di domande che possono riguardare tutto il programma presentato a lezione.

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.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

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