Il corso fornisce un quadro aggiornato degli impianti per produzione di energia di tipo tradizionale ed innovativo con particolare riguardo alla riduzione delle emissioni inquinanti e all’incremento dell’efficienza di conversione
La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali, esercitazioni, e visite in laboratorio) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:
- comprendere le tematiche relative ai processi di combustione e di formazione degli inquinanti;
- conoscere le caratteristiche delle caldaie e degli aspetti avanzati dei cicli combinati;
- applicare le nozioni di termodinamica al calcolo prestazionale;
- analizzare e simulare i sistemi energetici (in dettaglio, l'esercitazione a gruppi verrà svolta su un ciclo combinato ad un livello di pressione);
- comprendere i concetti di base sui generatori eolici;
- conoscere i concetti di base sui motori a combustione interna alternativi;
- identificare ed analizzare i principali componenti di impianto.
Lezioni, visite in laboratorio ed esercitazioni numeriche per un totale di 60 ore. 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.
Generalità sui processi di combustione e meccanismi di formazione degli inquinanti
Combustibili convenzionali. Rapporto aria-combustibile e potere calorifico. Classificazione e caratteristiche dei processi di combustione. Meccanismi di formazione degli inquinanti nei processi di combustione e loro effetti sull’uomo e sull’ambiente.
Le caldaie: fondamenti e componenti
Cenni storici. Classificazione e componenti delle caldaie. Bilancio termico e scambio termico nelle caldaie. Cenni a tecnologie innovative: boiler once-through e super-critici. Caldaia Benson e relativo avviamento.
Cicli combinati e cogenerazione
Impianti a ciclo combinato gas e vapore. Caldaia a recupero. Cogenerazione ad alto rendimento e teleriscaldamento. Caldaie a biomassa per il teleriscaldamento.
Le emissioni inquinanti degli impianti per l’energia e sistemi di abbattimento
Tipologie e proprietà degli inquinanti. Formazione ed unità di misura degli inquinanti. Tecniche di prevenzione delle emissioni. Cenni ai combustori delle turbine a gas. Sistemi di abbattimento delle emissioni.
Modellazione e simulazione di sistemi energetici
Modelli di simulazione a parametri concentrati e modulari. Risoluzione numerica di impianti energetici. Esercitazione di calcolo con il programma WTEMP.
Energia eolica
Tipologie di generatori eolici ad asse orizzontale ed asse verticale. Stima di producibilità di parco eolico. Impatto ambientale degli impianti eolici.
Motori alternativi a combustione interna (MCI)
Impiego di MCI per applicazioni stazionarie. Il recupero dell’energia termica nei motori Diesel. Analisi di parametri operativi di impianti di cogenerazione basati su MCI alimentati a biogas. Utilizzo di bioetanolo e biodiesel nei MCI: problematiche, influenza su prestazioni ed emissioni inquinanti.
Bilanci nazionali per la produzione di energia elettrica
Richiami sui vari tipi di impianto per la produzione di energia elettrica. Analisi degli andamenti della richiesta di potenza elettrica. Elaborazione di dati statistici relativi alla produzione di energia elettrica: valutazione rendimenti medi e fattori medi di emissione.
Copia del programma e informazioni circa il reperimento del materiale bibliografico indicato vengono fornite direttamente dai Docenti.
Le dispense del Corso sono reperibili su aulaweb.
Anche per gli studenti non frequentanti (anche se la partecipazione attiva alle lezioni è fortemente raccomandata), si consiglia di utilizzare il materiale didattico su aul@web. Per eventuali dubbi su questo materiale, si suggerisce di contattare i docenti via e-mail: mario.ferrari@unige.it, daria.bellotti@unige.it e giorgio.zamboni@unige.it.
I libri sotto indicati sono suggeriti come testi di appoggio (l'esame può essere superato in maniera ottimale senza l'utilizzo di questi testi):
S.L. Dixon, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery – Elsevier.
G. Lozza - Turbine a gas e cicli combinati - Progetto Leonardo.
S. Kakac, Boilers Evaporators, and Condensers, John Wiley & Sons Inc., 1991.
A. H. Lefebvre - Gas Turbine Combustion - Hemisphere.
O. Acton, C. Caputo, Introduzione allo Studio delle Macchine, UTET, Torino, 1979.
O. Acton, C. Caputo, Turbomacchine, UTET, Torino, 1986.
O. Acton, C. Caputo, Impianti motori, UTET, Torino, 1992.
G. Cornetti, F. Millo, Macchine Termiche, Il Capitello, 2006.
G. Ferrari, Motori a combustione interna, Il Capitello, 2008.
Ricevimento: Il docente riceve su appuntamento previo invio di un messaggio all'indirizzo e-mail: giorgio.zamboni@unige.it
Ricevimento: Per concordare un ricevimento gli studenti possono contattare il docente all'indirizzo email: mario.ferrari@unige.it
GIORGIO ZAMBONI (Presidente)
DARIA BELLOTTI
ALICE LA FATA
MASSIMO RIVAROLO
ALESSANDRO SORCE
ALBERTO TRAVERSO
MARIO LUIGI FERRARI (Presidente Supplente)
RENATO PROCOPIO (Presidente Supplente)
https://corsi.unige.it/10800/p/studenti-orario
Valutazione dell'elaborato prodotto durante il corso (esercitazione svolta a gruppi) e esame orale.
L'elaborato dell'esercitazione verrà prodotto tramite lavoro di gruppo, prima del termine del corso (la scadenza sarà fornita dai docenti al momento dell'assegnazione). Questo elaborato verrà valutato in trentesimi e costituirà il 50% della valutazione dell'esame.
L'esame orale verrà svolto tramite domande 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 orale 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 al programma del corso e di presentarli con una terminologia corretta.
Propedeuticità: nessuna.
Studenti con esigenze specifiche (ad esempio con DSA) sono invitati a contattare i docenti via e-mail (mario.ferrari@unige.it, daria.bellotti@unige.it e giorgio.zamboni@unige.it) almeno 5 giorni prima dell'esame. Per esempio, per gli studenti con DSA (certificata da relativa documentazione medica) saranno consentite modalità e supporti specifici da definire caso per caso in accordo con il delegato dei corsi di Ingegneria nella Commissione per l'inclusione degli Studenti con Disabilità.
