B6390 - IMPIANTI E ALLESTIMENTI DI BORDO LM - B

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà: · aver acquisito adeguate conoscenze e un'efficace capacità di comprensione delle caratteristiche degli impianti ausiliari; · essere in grado di applicare le conoscenze acquisite e di comprendere e risolvere problemi relativi alla progettazione e gestione degli impianti ausiliari; · essere in grado di applicare le conoscenze acquisite e di comprendere e risolvere problemi relativi alla progettazione e gestione degli impianti ausiliari; · aver acquisito il linguaggio tecnico sia italiano che inglese per comunicare in modo chiaro ed efficace con interlocutori specialisti e non specialisti; · aver sviluppato capacità di apprendimento che gli consentiranno di approfondire autonomamente le principali tematiche affrontate soprattutto in funzione dell’imprescindibile esigenza di aggiornamento continuo che la disciplina richiede.

Contenuti

Impianti di Propulsione Ibridi e Full Electric: panoramica dei sistemi di propulsione ibridi e completamente elettrici.

Dispositivi Elettrochimici per i Sistemi Energetici Navali Ibridi ed Elettrici:

• Tecnologie delle Batterie: tipologie e applicazioni nei sistemi navali.

• Celle a Combustibile: introduzione alle Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) e alle Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) e loro integrazione nei sistemi energetici marini.

Accumulo e Gestione dell’Energia: strategie per l’accumulo, la gestione e l’integrazione di batterie e celle a combustibile con sistemi propulsivi tradizionali, ibridi e full electric.

Propulsori: modellazione numerica e analisi prestazionale, integrazione nei sistemi propulsivi, studio delle condizioni operative nei quattro quadranti, metodologie per l’applicazione e l’ottimizzazione delle prestazioni propulsive.

Modellazione e Controllo della Propulsione Navale

• Modellazione Numerica: simulazione numerica di sistemi propulsivi ibridi e full electric, comprendenti generatori diesel, macchine elettriche, batterie e celle a combustibile per un’analisi integrata a livello di sistema.

• Sistemi di Controllo della Propulsione: sintesi e progettazione di architetture di controllo per la propulsione ibrida ed elettrica. Approfondimento delle strategie di controllo (PID, Model Predictive Control – MPC), con attenzione all’adattabilità a scenari operativi variabili, quali profili di velocità, variazioni di carico e disturbi ambientali.

Gestione dell’Energia per la Propulsione Ibrida ed Elettrica

• Strategie di Energy Management: algoritmi per la ripartizione ottimale e in tempo reale dei carichi tra batterie, celle a combustibile e motori primi, al fine di garantire il corretto flusso di potenza e la resilienza operativa.

• Ottimizzazione dei Sistemi Ibridi: strategie multi-obiettivo finalizzate al miglioramento dell’economia dei consumi, alla riduzione delle emissioni e all’aumento dell’efficienza energetica nei diversi profili di missione e di esercizio.

Testi/Bibliografia

• Lecture notes provided by Prof. Coraddu
• Carlton, J. (2018). Marine propellers and propulsion. Butterworth-Heinemann.
• Coraddu A. et al. (2024) State-of-Art Energy Management Strategies for Hybrid Fuel Cell Applications for Ships, Springer Nature.
• Berg, H. (2015). Batteries for electric vehicles: materials and electrochemistry. Cambridge university press.
• Brodd, R. J. (Ed.). (2012). Batteries for sustainability: selected entries from the encyclopedia of sustainability science and technology. Springer Science & Business Media.
• Larminie, J., Dicks, A., & McDonald, M. S. (2003). Fuel cell systems explained (Vol. 2, pp. 207-225). Chichester, UK: J. Wiley.
• Ter-Gazarian, A. (1994). Energy storage for power systems. Peter Peregrinus Ltd.
• Fossen, T. I. (2011). Handbook of marine craft hydrodynamics and motion control. John Willy & Sons Ltd.
• Woud, J. K., anf Stapersma, D. (2002). Design of propulsion and electric power generation systems. IMarEST.

Metodi didattici

Il corso combina lezioni tradizionali con tecniche di apprendimento interattivo, supportate da esercizi numerici e simulazioni al computer. Gli studenti sono attivamente coinvolti nell’applicazione dei principi dell’ingegneria a scenari reali, come la progettazione della catena propulsiva e il dimensionamento dei sistemi ausiliari.

Strumenti computazionali come MATLAB, Simulink e Python vengono utilizzati per modellare e simulare il comportamento dei sistemi propulsivi e ausiliari in condizioni realistiche.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La valutazione è suddivisa in due parti: una prova scritta e una prova orale.
Nella prova scritta, lo studente dovrà dimostrare la capacità di applicare le conoscenze teoriche acquisite per risolvere problemi ingegneristici legati alla propulsione navale e ai sistemi ausiliari.

La prova orale mira a verificare la comprensione complessiva dei contenuti del corso e la capacità dello studente di sintetizzare le conoscenze apprese durante le lezioni. Durante l’esame orale, lo studente dovrà mostrare un’adeguata padronanza degli argomenti trattati e la capacità di integrare e spiegare criticamente i concetti affrontati.

Il voto finale sarà calcolato come media dei voti ottenuti nelle due prove.

Criteri di Assegnazione del Voto Finale

Fascia di Voto: 18–19
Descrizione: Lacune significative su più argomenti del corso. Le capacità analitiche emergono solo con l’aiuto del docente. Espressione generalmente corretta ma limitata.

Fascia di Voto: 20–24
Descrizione: Preparazione limitata a pochi argomenti. L’analisi autonoma è possibile solo per problemi esecutivi di base. Uso corretto del linguaggio.

Fascia di Voto: 25–29
Descrizione: Preparazione estesa su numerosi argomenti. Capacità di svolgere analisi e sintesi. Buona padronanza della terminologia tecnico-specialistica.

Fascia di Voto: 30–30 e lode
Descrizione: Preparazione completa su tutti gli argomenti. Capacità autonoma di analisi e sintesi anche su problemi complessi legati alla propulsione e ai sistemi navali. Piena padronanza della terminologia tecnica.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni e le esercitazioni vengono erogate mediante l’uso combinato di lavagna tradizionale e supporti multimediali, avvalendosi di strumenti informatici e presentazioni digitali (PowerPoint, MATLAB, Python) a supporto della didattica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Coraddu