OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso mira a fornire agli studenti una panoramica dei principali processi chimici per la produzione pulita di energia, con particolare attenzione alle prospettive e strategie per la transizione energetica, l'idrogeno come vettore energetico, le conversioni termochimiche della biomassa, le celle a combustibile, gli elettrolizzatori e le batterie.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il modulo fornisce le conoscenze di base relative ai diversi processi chimici per la produzione di energia pulita e idrogeno e per lo stoccaggio di energia. Il corso offre strumenti e metodi per distinguere e valutare correttamente le tecnologie più recenti presenti sul mercato per la transizione energetica.Il corso è suddiviso in tre parti, riguardanti:

1) produzione di idrogeno a bassa temperatura mediante elettrolizzatori e sistemi di accumulo energetico (batterie e sistemi basati su cicli termodinamici);

2) celle elettrochimiche ad alta temperatura (celle a combustibile ed elettrolizzatori), cattura della CO₂ e relative applicazioni;

3) conversione termo-chimica della biomassa.La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni, esercitazioni e simulazioni, visite didattiche) e lo studio individuale permetteranno allo studente di:

definire la tecnologia più adeguata da proporre in funzione dei requisiti del caso e delle condizioni operative;

analizzare vantaggi e svantaggi dei diversi processi chimici per la produzione di energia pulita e vettori energetici;

proporre le migliori tecnologie in termini di minore inquinamento, possibilità di cattura della CO₂, riduzione del rischio operativo.

MODALITA' DIDATTICHE

Il modulo prevede lezioni frontali con l’ausilio di slide messe a disposizione dai docenti. Le lezioni online non saranno disponibili.

L’organizzazione del corso è finalizzata a favorire l’apprendimento e la discussione di specifiche situazioni progettuali che richiedono il confronto tra le diverse tecnologie. La natura multidisciplinare del modulo didattico e la presenza di più relatori stimolano un apprendimento dinamico, favorendo anche l’acquisizione di competenze trasversali.

Gli studenti lavoratori e gli studenti con DSA, disabilità o altri bisogni educativi speciali sono invitati a contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche ed esami che, nel rispetto degli obiettivi formativi, tengano conto delle esigenze individuali di apprendimento.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte 1: Elettrolizzatori e sistemi di accumulo:

Elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEMWE), elettrolizzatori alcalini (AEL), elettrolizzatori a membrana a scambio anionico (AEMWE). Vantaggi e svantaggi, materiali, impatto ambientale, stato della ricerca e applicazioni industriali. Modelli semplificati.

Batterie Redox Flow (al vanadio e organiche), batterie a flusso zinco-ferro, batterie agli ioni di litio.

Sistemi di accumulo basati su cicli termodinamici (aria e anidride carbonica).

Parte 2: Celle a combustibile / elettrolizzatori:

Principi di funzionamento, modelli teorici e dati sperimentali delle celle elettrochimiche in applicazioni “Gas to Power” e “Power to Gas”.

Tipologie di celle a combustibile e relative applicazioni (MCFC, SOFC, ecc.).

Parte 3: Conversione termo-chimica:

Caratterizzazione della biomassa; reazioni di combustione, pirolisi e gassificazione;

Tipologie e caratteristiche dei reattori termo-chimici.

Valorizzazione dei rifiuti 2.0.

Visita a un impianto.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni sarà disponibile sull’Aulaweb dell’insegnamento.

Gli appunti presi durante le lezioni e il materiale presente su Aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell’esame, ma si consigliano i seguenti libri come testi di supporto e approfondimento:
- “Fuel Cells Handbook (Seventh Edition)” by EG&G Technical Services, DE-AM26-99FT40575, U.S. Department of Energy, National Energy Technology Laboratory, Morgantown, West Virginia, 2004.

- “Le energie rinnovabili”, Andrea Bartolazzi. Hoepli, Milano, 2010.

- “The Science of Biomass Energy (Science of Renewable Energy)”. Cecilia Pinto Mccarthy. ISBN-10 ‏ : ‎ 1682823016.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/10720/studenti-orario

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame finale consisterà in una prova scritta composta da 6 domande (2 per ciascuna sottosezione del modulo).

Il voto conseguito dallo studente sarà la media dei voti ottenuti nei due moduli in cui è suddiviso l’insegnamento.

Sono previste 3 date d’esame per la sessione estiva (giugno, luglio, settembre) e 2 date d’esame per la sessione invernale (gennaio e febbraio). Non sono previste date straordinarie al di fuori dei periodi indicati dalla Scuola Politecnica, fatta eccezione per gli studenti che non abbiano inserito attività formative nel piano di studi durante l’anno accademico in corso.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Domande scritte su: calcoli di progetto o principi teorici relativi a una tecnologia scelta per la produzione di energia pulita, accumulo energetico, produzione di idrogeno o conversione della biomassa per il recupero energetico.

L’esame scritto è volto a valutare:

la conoscenza da parte dello studente dei principali criteri di progettazione della tecnologia proposta;

la capacità di contestualizzarla all’interno di un caso di studio;

la capacità di distinguere tra diverse tecnologie e di discuterne vantaggi e svantaggi, anche in termini di sicurezza e impatto ambientale.

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi direttamente ai docenti per altre informazioni non contenute nella presente scheda