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.

MODALITA' 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