96187 - SISTEMI PER LE ENERGIE RINNOVABILI E PER L'AMBIENTE M

Conoscenze e abilità da conseguire

Obiettivo dell'insegnamento è lo studio dell'impatto ambientale determinato dall'utilizzo di sistemi energetici per la produzione di energia termica ed elettrica e la loro gestione volta alla minimizzazione di tali emissioni.

Contenuti

Introduzione al corso. Classificazione delle fonti energetiche. Definizione di sistema energetico. Definizione di concentrazione molare, volumetrica e massica. Le emissioni inquinanti input based e output based. Legame tra calore scaricato e rendimento termodinamico.

• L'inquinamento termico: calore scaricato mediante i fumi e dal circuito di raffreddamento.
• Sistemi di raffreddamento dei condensatori ad acqua: il ciclo aperto (vantaggi e svantaggi). I sistemi di raffreddamento a ciclo semichiuso: torri di raffreddamento ad umido a tiraggio naturale e forzato. La problematica del pennacchio e del particolato. Torri di raffreddamento ibride e torri a secco. Condensatore ad aria. I condensatori ad acqua e aria in parallelo. Confronto tecnico-economico-ambientale sui sistemi di raffreddamento analizzati.
• Elementi di combustione per l'impatto ambientale.
• Emissioni inquinanti: meccanismi di formazione degli NOx e dipendenza di principali parametri. Gli effetti sull'ambiente e sulla salute: lo smog fotochimico, le deposizioni acide, la distruzione di ozono ad alta quota. Meccanismi di formazione del CO e dipendenza di principali parametri, effetti sulla salute umana. Meccanismi di formazione degli SOX e gli effetti sull'ambiente. Meccanismi di formazione degli idrocarburi incombusti ed i principali effetti sull'ambiente. Meccanismi di formazione e caratterizzazione del particolato. Reazione di combustione di un generico idrocarburo e calcolo della concentrazione input based di CO2. L'effetto serra e il parametro GWP.
• Impatto ambientale delle turbine a gas e dei cicli combinati. Descrizione degli elementi principali che caratterizzano la camera di combustione di un gruppo turbogas. Principali elementi per il controllo di CO ed NOx.
• Impatto ambientale dei gruppi a vapore operanti con combustibili fossili e rinnovabili (biomasse e rifiuti solidi urbani).
• Tecniche di abbattimento a valle della combustione.
• Energia geotermica: i sistemi idrotermali a vapore dominante (scarico in ambiente o a condensazione) e i sistemi ad acqua dominante (a vapore di flash e cicli binari) layout e T-s. I sistemi geotermici ibridi (con turbogas, con gruppo a vapore o con ciclo combinato). Le pompe di calore geotermiche.
• Cicli frigoriferi a singola e doppia compressione. Espressione dell'EER per valutare le prestazioni. I fluidi frigoriferi e l'impatto sull'ambiente: il GWP e L'ODP. Evoluzione normativa sui fluidi frigoriferi: dai CFC, alle HFO.
• I cicli Rankine a fluido organico (ORC): applicazioni, vantaggi, caratteristiche dei fluidi organici (pendenza curva limite superiore, pressione e temperatura critica e ampiezza curva). Layout del ciclo semplice e del ciclo con recuperatore. Valutazione delle prestazioni (potenza e rendimento) con e senza il recuperatore.
• L'idrogeno come vettore energetico: proprietà fisiche e confronto con metano. i metodi di produzione (elettrolisi dell'acqua, steam reforming e ossidazione parziale). Lo stoccaggio dell'idrogeno (gassoso, liquido, idruri metallici).

 

 

Testi/Bibliografia

1. Appunti di lezione
2. Dispense integrative rese disponibili sulla piattaforma Virtuale dell'Ateneo di Bologna, https://virtuale.unibo.it/
3. Testi: "Sistemi Energetici" G. Negri di Montenegro, M. Bianchi, A. Peretto – Pitagora Editore. "Sistemi Energetici: Complementi" M. Bianchi, F. Melino, A. Peretto – Pitagora Editore. "Sistemi Energetici: Impatto Ambientale" M. Bianchi, A. De Pascale, A. Gambarotta, A. Peretto – Pitagora Editore

Metodi didattici

L’insegnamento si compone di 6 CFU in un singolo modulo. Sono previste lezioni di teoria e lezioni in cui verranno presentati una serie di esempi numerici ed applicazioni reali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame di fine corso ha lo scopo di valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici, verificando le conoscenze che lo studente ha acquisito riguardo agli aspetti trattati nel corso

Il voto finale viene definito mediante un'unica prova orale, (tipicamente due domande) che mira ad accertare le conoscenze dello studente in tutti gli argomenti trattati.

Strumenti a supporto della didattica

Materiale didattico: il materiale didattico presentato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico
tramite piattaforma VIRTUALE.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lisa Branchini