99535 - TECNOLOGIE INNOVATIVE PER LA PRODUZIONE E L'ACCUMULO DELL'ENERGIA ELETTRICA M

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del modulo lo studente conosce in modo approfondito le tecnologie di base e innovative nel campo della produzione e dell’accumulo dell'energia elettrica. In particolare, è in grado di: - Scegliere opportunamente la migliore tecnologia disponibile per la particolare applicazione. - Realizzare studi di fattibilità e dimensionamenti di massima di sistemi di produzione e di accumulo dell’energia elettrica da fonti rinnovabili.

Contenuti

Cap. 1 Produzione di energia da fonti rinnovabili

Introduzione sulle principali fonti rinnovabili di energia

Parte 1: Produzione di energia fotovoltaica

1. Effetto fotovoltaico. Principali tecnologie nel campo del fotovoltaico: celle al silicio (monocristallino, policristallino, amorfo); celle a film sottile, celle organiche.

2. Criteri di progetto di un impianto fotovoltaico stand-alone e grid-connected e allacciamento alla rete elettrica. Esempi di progettazione utilizzando un software di dimensionamento commerciale.

Parte 2: Produzione di energia eolica

1. Generalità sui generatori eolici

2. Principali componenti di un aerogeneratore

3. Producibilità energetica di un sito

4. Criteri di progetto e interfacciamento con la rete. Esempi di progettazione

Cap. 2 Sistemi elettrochimici per la produzione e l'accumulo dell'energia

Parte I: Accumulatori 

1. Principi di funzionamento e caratteristiche degli accumulatori: tensione, capacità e loro dipendenza da fattori progettuali.

2. Accumulatori acidi (reazioni elettrochimiche fondamentali, gassing e accumulatori a ricombinazione di gas, caratteristiche delle celle al piombo).

3. Accumulatori alcalini (tipi, reazioni elettrochimiche fondamentali, caratteristiche delle celle al cadmio, batterie sigillate).

4. Accumulatori innovativi: celle zinco/aria, Zebra, al sodio, al litio-ioni, ai polimeri di litio, litio-aria e a flusso.

5. Criteri di progettazione di sistemi di accumulo. Esempi per applicazioni stazionarie (UPS, accumulo per rinnovabili) e veicolari.

Parte II: Celle a combustibile 

1. Principi di funzionamento della cella, effetto dei parametri operativi sulle prestazioni.

2. Tipi di celle (AFC, PEMFC, PAFC, MCFC e SOFC) ed applicazioni.

3. Principali metodologie di produzione dell'idrogeno (elettrolisi e reforming).

4. Criteri di dimensionamento di una cella a combustibile ed esempi per generazione stazionaria e mobile.

Cap. 3 Sistemi innovativi per il trasporto dell'energia

1. Generalità sui sistemi tradizionali (linee aeree e in cavo)

2. Sistemi ad altissima tensione continua (HVDC) 

3. Cavi criogenici e superconduttori

Testi/Bibliografia

E-book (gratis) del corso: D. Fabiani e S. V. Suraci, "Tecnologie  Innovative per la Produzione e l'Accumulo dell'Energia Elettrica" per allievi Ingegneri Elettrici ed Energetici, 2022

Slide proiettate in aula

Metodi didattici

Il corso si articola in:

1) lezioni frontali;

2) esercitazioni in aula sul dimensionamento di un impianto fotovoltaico, di un sistema di accumulo e di una cella a combustibile utilizzando software commerciali;

3) esercitazioni di laboratorio su batterie e celle fotovoltaiche;

4) seminari tenuti da tecnici di aziende su argomenti specifici del corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame per gli studenti frequentanti può essere diviso in due prove parziali su metà programma: una prova intermedia, indicativamente a metà corso, e una prova finale, immediatamente dopo la fine del corso. La prova intermedia è scritta mentre la prova finale potrebbe essere orale.

Entrambe le prove, della durata massima di due ore ciascuna, consistono in 8 domande a risposta aperta relative alle parti di programma oggetto della prova stessa. Sei di queste domande richiedono risposte brevi e mirate (max 3 righe) mentre le restanti due necessitano di una risposta estesa e articolata, eventualmente anche orale se richiesto dalla prova.

Ad ogni prova viene assegnato un punteggio massimo di 32/30; la sufficienza è raggiunta con un punteggio di 18/30. Un’insufficienza o l’assenza alla prima prova parziale preclude la possibilità di effettuare la seconda.

Il voto finale si ottiene dalla media aritmetica dei voti delle due prove arrotondato all’intero più vicino. La lode può essere conferita qualora il punteggio finale sia almeno pari a 31/30.

Noto il voto finale, lo studente dovrà decidere se accettare o rifiutare il voto prima della scadenza comunicata dal docente. Il rifiuto del voto, l’insufficienza, o l’assenza in una o entrambe le prove parziali comporta la ripetizione dell’esame su tutto il programma.

Dopo il termine del corso, per gli studenti non frequentanti, che non hanno potuto sostenere le prove parziali o non le hanno superate, l’esame si svolge sull’intero programma in un’unica seduta con le stesse modalità delle prove parziali descritte sopra.

Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell'insegnamento, ed in particolare alle tecnologie rinnovabili per la produzione di energia elettrica, ai sistemi di accumulo e produzione di energia per via elettrochimica e alle metodologie innovative per il trasporto di energia elettrica.

Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento, illustrandoli con capacità di linguaggio, risolvendo problemi anche complessi e mostrando buona capacità operativa.

Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave, in particolare alle tecnologie rinnovabili per la produzione di energia elettrica, ai sistemi di accumulo e produzione di energia per via elettrochimica e alle metodologie innovative per il trasporto di energia elettrica, nonché alla mancata padronanza del linguaggio tecnico.

Strumenti a supporto della didattica

L'e-book e le slide del corso saranno messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma "virtuale.unibo.it". Si veda il link al materiale didattico.

Si utilizzeranno anche software commerciali per il dimensionamento di impianti fotovoltaici e sistemi di accumulo, ad es. PV-SYST o similari, durante le sessioni di esercitazione in aula.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Simone Vincenzo Suraci