PRESENTAZIONE

Si tratta di un corso di base sui sistemi energetici. Le lezioni che saranno svolte dai docenti prevedono di partire dalla definizione di concetti di base che derivano dagli strumenti della termodinamica, per dedicare particolare attenzione ai sistemi più diffusi per la generazione di energia elettrica.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento si propone di fornire strumenti metodologici di tipo tecnico ed economico per affrontare lo studio del controllo e della gestione ottimizzata di sistemi energetici azionati da motori termici, analizzando il comportamento dei diversi tipi di impianto in condizioni nominali, fuori progetto, dinamiche e il loro impatto locale e globale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali e esercitazioni) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

- conoscere gli aspetti di base legati all'uilizzo dei combustibili fossili e delle fonti rinnovabili;

- conoscere i concetti di base dei parametri prestazionali dei sistemi energetici (rendimenti, lavoro utile, emissioni, ecc.);

- conoscere le tipologie dei principali sistemi energetici e i loro dettagli applicativi;

- applicare le nozioni di termodinamica al calcolo prestazionale;

- conoscere i principali aspetti tecno/economici dei sistemi energetici;

- identificare ed analizzare i principali componenti di impianto;

- conoscere i principali meccanismi di regolazione.

PREREQUISITI

Conoscenze di base di termodinamica: I e II principio, funzioni energia interna, entalpia ed entropia, concetto di gas perfetto, trasformazioni di base.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso sarà articolato in: 48 ore di lezioni frontali e 12 ore di esercitazione. Le ore di esercitazione saranno svolte dai docenti titolari del corso con la seguente modalità: introduzione riassuntiva dei contenuti svolti nelle lezioni frontali e sviluppo di esercizi alla lavagna.

PROGRAMMA/CONTENUTO

• I consumi energetici nel mondo ed in Italia e le varie fonti di energia. Classificazione delle macchine: macchine operatrici, motrici, assiali, radiali, dinamiche, volumetriche.
• I combustibili fossili: combustione, aria stechiometrica, eccesso d’aria.
• Aspetti di termodinamica: piani T,S e H,S, il ciclo di Carnot e il suo rendimento.
• Rendimenti: ciclo ideale, limite e reale; rendimento adiabatico e politropico; recupero e controrecupero; rendimento globale e impatto degli ausiliari.
• Cicli a vapore e relativi impianti: espressione del rendimento; metodi per migliorare il rendimento dei cicli a vapore; la rigenerazione; il bilancio termico; aspetti generali del circuito; i principali componenti. La regolazione della turbina a vapore.
• Turbine eoliche: aspetti di base e analisi di Betz.
• Cicli a gas: la tecnologia del turbogas; ciclo semplice ideale, limite e reale; rendimento del ciclo ideale; condizioni di massimo lavoro utile; rendimento del ciclo limite e del ciclo reale. Il diagramma Lavoro Specifico e Rendimento; turbine heavy-duty e aereoderivate; principali componenti del turbogas; il ciclo rigenerato ideale e reale e sue prestazioni; il ciclo con intercooling ideale e reale; il ciclo con ricombustione ideale e reale. Cenni alle turbine a gas aeronautiche.
• Cicli combinati: cenni alle tipologie di cicli combinati; la caldaia a recupero ad un livello di pressione, il pinch point e il subcooling; la pressione ottimale di vaporizzazione per un livello di pressione; il rendimento dei cicli combinati.
• I Motori a Combustione Interna: generalità e classificazione; parametri geometrici; cicli di funzionamento a due e quattro tempi; cicli termodinamici di riferimento e rendimenti; confronto tra i cicli di riferimento; il ciclo limite; il ciclo reale; il ciclo indicato; cenni all’accoppiamento del motore all’utilizzatore; alla regolazione dei MCI; alle emissioni dei MCI e al loro controllo; sovralimentazione e parametri caratteristici.
• Curve caratteristiche delle principali macchine a fluido: compressore, turbina, pompa (accoppiamento delle pompe in serie ed in parallelo).
• Macchine idrauliche: l’energia idraulica e valutazione del suo potenziale, tipologie impianti idraulici, potenza massima teorica, tipologie di macchine idrauliche, criteri  di scelta della turbina (turbine Pelton, Francis e Kaplan).

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slide utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su aul@web. In generale, gli appunti presi durante le lezioni e il materiale su aul@web sono sufficienti per la preparazione ottimale dell'esame.

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 e alessandro.sorce@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):

• O. Acton, C. Caputo, "Macchine a fluido", UTET
• R. Della Volpe, “Macchine”, Liguori Editore

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MARIO LUIGI FERRARI (Presidente)

LOREDANA MAGISTRI

ARISTIDE FAUSTO MASSARDO

MASSIMO RIVAROLO

ALBERTO TRAVERSO

ALESSANDRO SORCE (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/8716/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame prevede solo una prova orale finale che riguarda tutti gli argomenti trattati durante il corso (esercizi inclusi).

Saranno disponibili 2/3 appelli di esame per la sessione invernale e 3/4 appelli per la sessione estiva (verificare sul sito sul sito https://servizionline.unige.it/studenti/esami/prenotazione). Non verranno concessi appelli straordinari al di fuori dei periodi indicati nel regolamento del Corso di Studio, fatta eccezione per gli studenti che non hanno più obblighi di frequenza per il corso di Laurea triennale. Perciò, questi studenti possono contattare i docenti via e-mail (mario.ferrari@unige.it oppure alessandro.sorce@unige.it) per fissare un eventuale appello straordinario.

Per partecipare alla prova occorre iscriversi almeno due giorni prima della data dell'esame sul sito https://servizionline.unige.it/studenti/esami/prenotazione.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame verrà svolto tramite domande orali 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 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 ai sistemi energetici e di presentarli con una terminologia corretta. Verrà anche richiesto allo studente di disegnare gli schemi degli impianti, di analizzarne il comportamento sui principali piani termodinamici e di saper affrontare calcoli progettuali secondo le modalità presentate a lezione.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Studenti con esigenze specifiche (ad esempio con DSA) sono invitati a contattare i docenti via e-mail (mario.ferrari@unige.it e alessandro.sorce@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.