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IN/0123 - ENERGETICA

Anno Accademico 2017/2018

Docente
ANDREA FRATTOLILLO (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/84]  INGEGNERIA ENERGETICA [84/00 - Ord. 2016]  PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

Da diversi anni è emerso il ruolo sempre più centrale che l’energia riveste nella società moderna. Diverse direttive comunitarie come le comunicazioni della commissione Europea (COM/2011/112 Roadmap for moving to a competitive low-carbon economy in 2050 del Marzo e COM/2011/885 Energy Roadmap 2050 di Dicembre) che hanno posto il problema di delineare una traiettoria per raggiungere nel 2050 un livello di decarbonizzazione dell'80% rispetto al 1990 e di come ottenere questo obiettivo garantendo al contempo la sicurezza energetica e la competitività dell'economia europea nel suo insieme. Sia gli Scenari globali della IEA (International Energy Agency) che quelli nazionali ENEA mostrano come l'efficienza energetica rappresenti la principale opzione tecnologica per l'abbattimento delle emissioni, specie nel breve-medio periodo. Gli edifici, responsabili di circa un terzo dei consumi di energia del nostro Paese, costituiscono in questo senso forse il principale settore di intervento, date le numerose opzioni tecnologiche già oggi largamente disponibili e la vita utile relativamente breve di molti dispositivi di uso finale (Scenario Roadmap ENEA). In tale ottica la direttiva 2010/31/UE impone una netta accelerazione nel miglioramento delle prestazioni del parco immobiliare europeo, prevedendo ad esempio che, a partire dal 2019, per garantire i propri servizi energetici, gli edifici pubblici di nuova costruzione siano ad impatto emissivo quasi nullo (Nearly Zero Energy Buildings, nZEB). L’Ambiente Naturale, luogo dove vengono prelevate le materie prime e i vettori energetici, è anche il luogo dove vengono riversati i residui dei processi di trasformazione e di consumo dei beni economici derivati dalle materie prime
Il corso ha l’obbiettivo formativo di consentire agli studenti una visione globale sul problema dell’energia tenendo conto del contesto normativo, legislativo, economico e tecnologico in cui tutti i processi di approvvigionamento, trasformazione ed uso si svolgono; Il tutto tenendo in considerazione le implicazioni climatiche ed ambientali che l’utilizzo delle differenti tecnologie può comportare. Queste conoscenze porteranno lo studente a cercare delle soluzioni per razionalizzare e migliorare gli attuali processi di conversione, trasporto ed utilizzazione dell’energia, migliorando il “Benessere Collettivo” ma nel contempo riducendo al minimo i fattori di “Alterazione Ambientale”.
L’obbiettivo formativo può essere raggiunto con la conoscenza della legislazione e normativa nazionale ed europea vigente, compresi gli obbiettivi comunitari prefissati per il futuro ed operando attraverso l’U.R.E. (Utilizzo Razionale dell’Energia)
Il corso si propone di conferire agli studenti
• una sistematica comprensione delle problematiche energetiche e una padronanza delle metodologie di analisi e valutazione delle stesse;
• la capacità di analizzare, progettare sistemi energetici articolati e complessi
• Capacità di analisi critica e valutazione di nuove idee e soluzioni in campo energetico;
Conoscenza e analisi dei differenti dati e indicatori inerenti l’utilizzo razionale dell’energia e delle implicazioni economico – ambientali.
• Utilizzo di strumenti di analisi e simulazione per la valutazione delle prestazioni energetiche quali: software dedicati, banche dati IEA (International Energy Agency), portali nazionali (ad esempio ENEA) ed internazionali (ad esempio OECD)

Prerequisiti

Lo studente che segue il corso di Energetica deve possedere le seguenti conoscenze:
Fondamenti di Fisica Tecnica;
Fondamenti dei processi termodinamici e cicli termodinamici
Trasmissione del calore;
Concetti di base di Economia.

Contenuti

Presentazione e richiami iniziali (6 ore L)
- Presentazione del corso e delle modalità d’esame. I fondamenti dell'Energetica: il benessere globale, le correlazioni tra energia ed il PIL, il fabbisogno attuale di energia e la sua probabile evoluzione, la produzione di CO2 (dati IEA, OECD e MiSE).
- Richiami di Termodinamica: I e II legge sistemi aperti.
- Richiami su Impianti da FER o assimilabili: classificazione e prospettive di mercato

Il concetto di analisi Exergetica (6 ore L + 3 h E)
- La grandezza exergia associata a flussi di massa e di energia. Bilanci di exergia: teorema di Guy Stodola.
- I piani termodinamici exergia-entalpia ed il coefficiente di legame strutturale.
- Analisi exergetica di scambiatori di calore, impianti motore e di impianti operatori.

I cicli inversi tradizionali e ad assorbimento (9
ore L)
- Cicli inversi a pompa di calore e cicli frigoriferi. La Macchina di Carnot inversa.
- Pompe di calore ad assorbimento diretto ed indiretto.
- L’utilizzo di energia termica da “recuperi” o da FER.

Gli impianti di Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR) (15 ore L + 3 ore E)
- La produzione combinata di energia elettrica e calore mediante motori a combustione interna, motori stirling, turbogas e turbine a vapore
- I sistemi a trigenerazione
- Il sistema di incentivazione nazionale per impianti non tradizionali: il ritiro dedicato, lo scambio sul posto, la tariffa omnicomprensiva, il conto termico, i Titoli di Efficienza Energetica (TEE), i Sistemi Efficienti di Utenza (SEU), la defiscalizzazione ed il biometano, la tariffa D1, le detrazioni fiscali.
- Ottimizzazione termodinamica di impianti cogenerativi e trigenerativi mediante l'analisi exergetica.

Studio di fattibilità per impianti cogenerativi (6 ore L + 6 ore E)
- Impostazione di uno studio di fattibilità: caratterizzazione energetica dell’utenza, scelta delle tecnologie, confronto con sistemi di produzione tradizionale.
- I parametri per la valutazione energetica, ambientale ed economica dell’investimento.

Il teleriscaldamento (6 ore L)
- Stato di fatto e potenzialità di sviluppo del teleriscaldamento
- Analisi di progetti preliminari e tecnologie a confronto a supporto.

Metodi Didattici

Lezioni frontali circa 45 ore;
Utilizzo di slide riportanti esempi e grafici, utilizzo della lavagna per integrare e approfondire gli argomenti specifici, partecipazione a seminari e convegni mirati sul tema dell’energia e del ambiente.
Esercitazioni in aula circa 15 ore su specifici casi di studio.

Verifica dell'apprendimento

Correzione, valutazione e commento sull’esercitazione svolta.
Esame scritto sugli argomenti trattati durante lo svolgimento delle lezioni con particolare riferimento allo studio di fattibilità di impianti cogenerativi.
Esame orale tendente ad accertare la conoscenza degli argomenti svolti durate la lezione e la loro applicazione a casi pratici dell’ingegneria energetica.

Testi

Analisi Exergetica; Andrea Galliani, Ernesto Pedrocchi – ED Polipres
Fondamenti di Termodinamica per ingegneri” M.W. Zemansky M.M. Abbott H.C. - Ed. Zanichelli
Efficienza Energetica degli Edifici Teo-ria e Legislazione, C. Bernardini, C.C.Mastino – ED Tecnograph S.r.l. Tecnogr
Principi di trasmissione del calore” F. Kreith - Liguori Editore.
L’energia solare nelle applicazioni termiche“ J. A. Cuffie, W. A. Beckman - Liguori Editore
Energie: Economie et prospectives” A. Gardel Pergamon Press.
Economia” P.A. Samuelson, W.D. Nordhaus - Ed. Zanichelli.
Elementi di acustica Tecnica” Renato Lazarin
Illuminotecnica” Moncada Lo Giudice

Altre Informazioni

Lo studente ha a disposizione tutto il materiale proiettato a lezione sotto forma di slide. Inoltre è messo a disposizione dello studente il materiale e gli strumenti informatici per lo svolgimento dell’esercitazione quali software di calcolo e simulazione e materiale didattico mostrato e proiettato durante l’esercitazione

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