PRESENTAZIONE

L'insegnamento affronta i temi più rilevanti relativi ai motori alternativi a combustione interna (MCI), ai carburanti alternativi per il settore dei trasporti, allo sviluppo di unità di propulsione elettriche ed ibride e all'applicazione delle celle a combustibile ai sistemi di mobilità.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

The main objectives of the course are: to provide an adequate and critical knowledge on environmental friendly propulsion systems for different applications, taking into account energy-related and economic issues. To develop skills for the analysis and comparison of advanced systems and technologies for ultra-low emissions Internal Combustion Engines (ICE), the development of hybrid propulsion systems and the application of fuel cells to road vehicles propulsion. To define criteria for the selection of different systems and technologies referring to several application fields. To assess real benefits in terms of energy consumption and environmental impact for the proposed technical solutions compared to conventional systems. To outline characteristics and properties of alternative fuels to guide for their selection and use.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:

• confrontare soluzioni tecniche per il controllo delle emissioni e la riduzione della CO2 nei sistemi di propulsione con un approccio quantitativo;
• applicare basi teoriche e principi operativi per migliorare le prestazioni e l'impatto ambientale dei sistemi di propulsione;;
• identificare opzioni fattibili per la produzione e l'uso di combustibili e vettori energetici alternativi;
• valutare tecnologie per lo sviluppo di sistemi di propulsione avanzati;
• comunicare efficacemente in forma scritta e orale, adattando la propria comunicazione al contesto, utilizzando fonti e aiuti di varia natura;
• utilizzare il pensiero critico e le capacità argomentative, elaborando e valutando le informazioni;
• identificare le proprie capacità, concentrarsi e riflettere criticamente su un compito, gestendo la complessità, mostrando resilienza e autonomia nel processo decisionale e nello svolgimento dei compiti, cercando supporto se necessario, gestendo lo stress;
• essere consapevole delle proprie strategie di apprendimento, organizzare e valutare l'apprendimento personale in base a ciò che è stato compreso e appreso, comprendere le proprie esigenze e le modalità di sviluppo delle competenze, mostrando capacità di identificare e perseguire obiettivi di apprendimento.

PREREQUISITI

Conoscenze termodinamiche di base (consigliate)

Conoscenze di base sui motori a combustione interna (consigliata)

MODALITA' DIDATTICHE

54 ore di lezioni frontali, comprese discussioni su questioni tecniche. Argomenti verranno proposti e selezionati dagli studenti per sviluppare analisi dettagliate sulla letteratura disponibile e preparare presentazioni per seminari in aula. Le presentazioni saranno discusse e valutate tra pari.

Gli studenti che abbiano certificazioni in corso di validità per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente per la disabilità della Scuola Politecnica, Prof. Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche e di esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Lezioni

Sistemi e tecnologie avanzati per ICE a bassissime emissioni – Panoramica generale su problemi, legislazione e possibili azioni. Sistemi avanzati di iniezione del carburante. Processi di combustione avanzati. Dispositivi e sistemi innovativi per il controllo delle emissioni di scarico. Concetti avanzati di sovralimentazione. Riduzione delle emissioni di CO2 nei motori termici. Concetto di downsizing e tecnologie correlate.

Combustibili alternativi – Gas naturale. Idrogeno e miscele idrogeno-metano per motori termici. Biocombustibili. Ammoniaca e metanolo. Emissioni complessive di CO2. Analisi Well-to-Wheels.

Propulsione elettrica ed ibrida – Propulsione elettrica: vantaggi/svantaggi, prestazioni, autonomia, costi, componenti, bilancio energetico ed emissivo complessivo. Propulsione ibrida: configurazioni dei sistemi ibridi, categorie ibride (sistemi start-&-stop, micro, Mild, Full Hybrid), caratteristiche principali, caratteristiche e limiti delle configurazioni operative, esempi applicativi, bilancio energetico ed emissivo complessivo, ulteriori sviluppi.

Celle a combustibile per applicazione ai sistemi di propulsione – Panoramica generale sul processo di conversione elettrochimica, tipologie e caratteristiche delle celle a combustibile.Applicazione delle celle a combustibile ai sistemi powertrain: tipologie, problemi operativi, prestazioni, sistemi di generazione e stoccaggio dell'idrogeno, bilancio energetico ed emissivo; applicazioni, questioni tecniche ed economiche, ulteriori sviluppi.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Appunti sui diversi argomenti trattati a lezione verranno forniti dal docente attraverso la pagina Aulaweb. Pertanto tutti gli studenti iscritti potranno accedere alla documentazione necessaria per la preparazione dell'esame. Si consiglia la frequenza alle lezioni.

P. J. Dingle and M. D. Lai, Diesel Common Rail and Advanced Fuel Injection Systems, Society of Automotive Engineers, 2005.

R. van Basshuysen, Gasoline Engine with Direct Injection, Vieweg+Teubner, 2009.

AA. VV., Advanced combustion for low emissions and high efficiency: a literature review of HCCI combustion concepts, CONCAWE Technical Report no.4/08, 2008.

B. Kegl, M. Kegl, S. Pehan, Green Diesel Engines – Biodiesel Usage in Diesel Engines, Springer, 2013.

B. Morey, Future Automotive Fuels and Energy – Technology Profile, Society of Automotive Engineers, 2013.

G. Kalghatgi, Fuel/Engine Interactions, Society of Automotive Engineers, 2014.

K. Owen, T. Coley, Automotive Fuels Reference Book, Society of Automotive Engineers, 3rd Edition, 2014.

I. Husain, Electric and Hybrid Vehicles – Design Fundamentals, Taylor and Francis Group, 2011.

AA. VV., Fuel Cell Handbook, U.S. Department of Energy, Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory, 7th Edition, 2004.

P. Corbo, F. Migliardini, O. Veneri, Hydrogen Fuel Cells for Road Vehicles, Springer, 2011.

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.

K. Senecal, F. Leach, Racing Toward Zero - The Untold Story of Driving Green. SAE International, 2021.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

GIORGIO ZAMBONI (Presidente)

SILVIA MARELLI

ALESSANDRO NILBERTO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/10170/studenti-orario

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame si basa su una prova orale, con due domande, scegliendone il tema tra gli argomenti discussi a lezione.

Per gli studenti con disturbi specifici dell'apprendimento sarà previsto più tempo a disposizione e sarà consentito l'uso di mappe concettuali, previa presentazione della relativa certificazione.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Verranno valutati i seguenti aspetti:

• conoscenza e comprensione degli argomenti trattati durante le lezioni;
• applicazione di un approccio critico per confrontare opzioni e caratteristiche dei sistemi di propulsione;
• uso di un linguaggio tecnico adeguato;
• capacità di riprodurre e discutere semplici schemi tecnici.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI