PRESENTAZIONE

L’insegnamento presenta una panoramica approfondita sui combustibili alternativi potenzialmente in grado di sostituire quelli di origine fossile, in particolare per l’applicazione nei motori a combustione interna. Vengono affrontati aspetti normativi, tecnici, energetici, ambientali ed economici, considerando le principali problematiche correlate sia alla produzione che all’utilizzo finale dei combustibili in esame. Sono inoltre definiti, discussi ed applicati criteri ed indicatori, sia sperimentali che numerici, per la valutazione ed il confronto dei diversi combustibili considerati.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

I principali obiettivi formativi dell’insegnamento sono: fornire informazioni sulla normativa vigente riguardante le emissioni di gas serra e di inquinanti, analizzandone l’influenza sullo sviluppo dei sistemi di propulsione e dei combustibili alternativi. Formare una conoscenza critica sui combustibili alternativi e le loro applicazioni, considerando problematiche tecniche, energetiche, ambientali ed economiche. Sviluppare la capacità di analizzare e confrontare combustibili alternativi da utilizzare in motori a combustione interna. Fornire criteri per la selezione di combustibili/vettori energetici alternativi, con riferimento ai benefici complessivi associati alla loro produzione e utilizzo finale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di: selezionare e analizzare le caratteristiche tecniche di combustibili/vettori energetici alternativi, per un loro rigoroso confronto. Identificare opzioni realistiche e fattibili per l’utilizzo finale di combustibili alternativi. Applicare parametri sperimentali per valutare il processo di combustione di combustibili convenzionali e alternativi. Calcolare indici energetici ed emissivi per la valutazione della sostenibilità ambientali dei combustibili. Selezionare ed esaminare libri e documenti scientifici per reperire dati ed informazioni tecniche affidabili.

PREREQUISITI

E’ richiesta una conoscenza di base nel campo dei sistemi energetici e dei motori a combustione interna alternativi.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento  prevede lezioni in aula sugli argomenti indicati nel programma ed esercitazioni sperimentali in laboratorio su specifici aspetti correlati agli argomenti trattati a lezione.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Lezioni

Introduzione – Normativa europea sulle emissioni inquinanti e di gas serra. Direttive europee per la promozione dell’energia rinnovabile. Indicatori energetici ed emissivi.

​Combustibili alternativi – Definizioni e classificazioni delle opzioni disponibili (combustibili sintetici, biocombustibili, green/blue/brown fuels, ecc.). Proprietà fisiche e chimiche di combustibili alternativi. Caratteristiche delle miscele aria – combustibile per i combustibili considerati. Problematiche tecniche, benefici e svantaggi di combustibili/vettori energetici alternativi (bio-gas, biocombustibili, metanolo, ammoniaca, idrogeno). Cenni sui metodi di produzione e sui costi di combustibili rinnovabili.

Metodologie sperimentali per la valutazione del comportamento dei combustibili nell’utilizzo in motori a combustione interna – Misura dei diagrammi indicati di pressione: strumentazione e componenti della catena di misura, procedure di acquisizione ed elaborazione dei dati sperimentali, problematiche operative. Calcolo delle leggi di rilascio di calore. Parametri di combustione: definizioni, significato, esempi applicativi. Confronto dei combustibili alternativi.

Valutazione di indicatori energetici ed emissivi – Approcci Well-to-Wheels/Well-to-Wake: definizioni, significato, valutazione dei termini Well-to-Tank e Tank-to-Wheels/Wake. Definizione di fattori di emissione per gas serra ed inquinanti. Valutazione delle emissioni di gas serra di combustibili/vettori energetici convenzionali ed alternativi. Esempi applicativi: veicoli stradali e indicatori energetici nel settore marittimo.

Esercitazioni

Rilievi sperimentali al banco prova su un MCI.

Questo insegnamento contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030: Obiettivi 7 (Assicurare a tutti l’accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni) e 13 (Promuovere azioni, a tutti i livelli, per combattere il cambiamento climatico).

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Le dispense dell’insegnamento verranno messe a disposizione dal Docente su Aulaweb.

Informazioni circa il reperimento del materiale bibliografico indicato verranno fornite dal Docente.

1. P. Richards, Automotive Fuels Reference Book, SAE International, 2005.
2. R. van Basshuysen, Natural Gas and Renewable Methane for Powertrains. Future strategies for a Climate Neutral Mobility, Springer, 2016.
3. B. Kegl, M. Kegl, S. Pehan, Green Diesel Engines – Biodiesel Usage in Diesel Engines, Springer, 2013.
4. B. Morey, Future Automotive Fuels and Energy – Technology Profile, Society of Automotive Engineers, 2013.
5. G. Kalghatgi, Fuel/Engine Interactions, Society of Automotive Engineers, 2014.
6. R. Edwards, H. Hass, J.F. Larivé, L. Lonza, H. Maas, D. Rickeard, Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context – Well-to-Wheels Report, Version 5, European Commission – Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, 2020.
7. K. Senecal, F. Leach, Racing Toward Zero – The Untold Story of Driving Green. SAE International, 2021.
8. G. Ferrari, G. D’Errico, A. Onorati, Internal Combustion Engines. Società Editrice Esculapio. 2022.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

GIORGIO ZAMBONI (Presidente)

SILVIA MARELLI (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/9269/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame è basato su una prova orale con due domande, relative ad argomenti trattati a lezione.

Per gli studenti con disturbi specifici dell'apprendimento, il tempo a disposizione sarà maggiore e sarà consentito l’uso di mappe concettuali, dietro presentazione della documentazione medica comprovante la situazione.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Verranno valutati i seguenti aspetti:

• Conoscenza e comprensione degli argomenti trattati a lezione.
• Capacità di confrontare criticamente caratteristiche, problematiche, potenziali benefici, campi di sviluppo ed applicazioni di combustibili alternativi.
• Utilizzo di un’adeguata terminologia tecnica.
• Capacità nel riprodurre e analizzare semplici schemi tecnici.

Calendario appelli