OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

The aim of the course is to provide an adequate knowledge in the field of energy systems and environmental impact of power generation. The main design and operating aspects of the most important power plant systems are described, including combustion processes and pollutant emissions formation processes. Energy systems performance are analyzed taking also into account economic aspects.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni.

PROGRAMMA/CONTENUTO

A. Lezioni

• Principi fondamentali per lo studio dei sistemi energetici - Impianti motori e relativi settori di applicazione - Cicli termodinamici, rendimento globale e consumo specifico di combustibile - Aspetti economici, correlazione costi/efficienza negli impianti motori.
• Impianti motori a vapore - Cicli a vapore - Metodi per migliorare le prestazioni del ciclo: rigenerazione, surriscaldamento, risurriscaldamento - Componenti degli impianti motori a vapore: generatori di vapore, turbine a vapore, condensatore, pompe, scambiatori di calore - Controllo di centrali elettriche a vapore - Cicli combinati, generatori di vapore a recupero.
• Impianti motori idraulici - Aspetti generali, utilizzo dell'energia idraulica - Precipitazioni e sfruttamento dei potenziali idraulici - Tipi di centrali idrauliche: bacino, acqua corrente e impianti di pompaggio - Turbine idrauliche - Numero di giri specifico.
• Impatto ambientale dei sistemi energetici - Emissioni e ambiente: componenti atmosferici, fenomeni meteorologici, trasporto e diffusione degli inquinanti nell'atmosfera - Inquinamento chimico, termico e acustico - Impatto ambientale degli impianti motori a vapore, sistemi di controllo delle emissioni e dispositivi di post-trattamento.
• Sistemi di propulsione a ridotto impatto ambientale - Panoramica generale sulle problematiche, legislazione e possibili azioni - Riduzione delle emissioni di CO2 nei motori termici: concetto di downsizing e tecnologie correlate, riduzione delle perdite meccaniche, disattivazione dei cilindri, sistemi di raffreddamento avanzati - Sistemi avanzati di iniezione del combustibile per MCI ad accensione comandata e Diesel - Sistemi di controllo delle valvole nei MCI: sistemi  VVT e VVA, applicazioni sviluppate, strategie di controllo, utilizzo nei motori ad accensione comandata e Diesel, effetti sul consumo di combustibile e sulle emissioni allo scarico.
• Combustibili alternativi - Combustibili gassosi convenzionali (GN, GPL): problematiche, aspetti energetici, operativi ed economici, effetti sulle emissioni allo scarico - Idrogeno e miscele idrogeno-metano per motori termici - Biocombustibili: tipologie, legislazione, tecniche di produzione, effetti sul consumo di combustibile e sulle emissioni allo scarico - Analisi energetica well-to-wheel e bilancio complessivo delle emissioni di CO2.
• Sistemi di propulsione innovativi - Applicazione delle celle a combustibile ai sistemi di propulsione: panoramica generale sul processo di conversione elettrochimica, tipologie e caratteristiche delle celle a combustibile, problemi operativi, prestazioni, bilancio energetico ed emissivo, applicazioni, problemi tecnici ed economici, sviluppi futuri. - Propulsione elettrica: vantaggi/svantaggi, prestazioni, campo operativo, costi, caratteristiche dei dispositivi di accumulo dell'energia - Propulsione ibrida: configurazioni di sistemi ibridi, categorie di veicoli ibridi (sistemi start-and-stop, micro, mild, full hybrid), caratteristiche e limiti operativi, configurazioni, veicoli di produzione, bilancio energetico ed emissivo globale, sviluppi futuri.

B. Esercitazioni

• Calcolo dei parametri operativi dei sistemi energetici.
• Esempi di progettazione funzionale.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• M. Capobianco, S. Marelli - “Energy systems and environmental impact” – Notes to the course.
• R. Della Volpe – Macchine – Liguori, 2011.
• A. Clup - Principles of energy conversion - McGraw-Hill.
• S.L.Dixon - Fluid Mechanics Thermodynamics of Turbomachinery - Pergamon Press, 2005.
• M. Bianchi, A. De Pascale, A. Gambarotta, A. Peretto – Sistemi Energetici: Impatto Ambientale – Pitagora, 2008.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MASSIMO CAPOBIANCO (Presidente)

SILVIA MARELLI (Presidente)

GIORGIO ZAMBONI (Presidente)

ANNA MISLEY

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Secondo il calendario e orario ufficiale delle lezioni pubblicato dalla Scuola Politecnica.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Colloquio orale sugli argomenti trattati nel corso delle lezioni ed esercitazioni.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Pre-requisiti:

-  Conoscenze di base di termodinamica e di meccanica dei fluidi.