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.
Gli obiettivi principali del corso sono: fornire una conoscenza adeguata e critica sui sistemi di propulsione rispettosi dell'ambiente per diverse applicazioni, tenendo conto delle questioni energetiche ed economiche. Sviluppare competenze per l'analisi e il confronto di sistemi e tecnologie avanzati per motori a combustione interna (ICE) a bassissime emissioni, lo sviluppo di sistemi di propulsione ibridi e l'applicazione di celle a combustibile alla propulsione di veicoli stradali. Definire criteri per la selezione di diversi sistemi e tecnologie riferiti a diversi campi di applicazione. Valutare i reali benefici in termini di consumo energetico e impatto ambientale delle soluzioni tecniche proposte rispetto ai sistemi convenzionali. Delineare caratteristiche e proprietà dei combustibili alternativi per guidarne la scelta e l'utilizzo.
Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:
Conoscenze termodinamiche di base (consigliate)
Conoscenze di base sui motori a combustione interna (consigliata)
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. Per ulteriori informazioni consultare la pagina https://unige.it/commissioni/comitatoperlinclusionedeglistudenticondisabilita
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.
Appunti sui diversi argomenti trattati a lezione verranno forniti dal docente attraverso la pagina Aulaweb. Pertanto tutti gli studenti iscritti, compresi gli studenti lavoratori, 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.
Ricevimento: Il docente riceve su appuntamento previo invio di un messaggio all'indirizzo e-mail: giorgio.zamboni@unige.it
https://corsi.unige.it/corsi/10170/studenti-orario
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.
Verranno valutati i seguenti aspetti:
Gli studenti che abbiano in corso di validità certificazione di disabilità fisica o di apprendimento in archivio presso l'Università di Genova possono far riferimento al docente per discutere eventuali appropriate modalità per l’accertamento della preparazione individuale relativa all’insegnamento in oggetto.
Lo studente è invitato a inviare una email al docente con opportuno anticipo rispetto alla data dell’esame, inserendo in copia il referente per la disabilità della Scuola Politecnica (federico.scarpa@unige.it).
Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.
