B5198 - IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA DA BIOMASSA E FONTI RINNOVABILI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento, lo studente avrà un quadro aggiornato sulle principali fonti energetiche rinnovabili e ne conoscerà le principali caratteristiche, le limitazioni, le potenzialità ed il contesto di utilizzo; saprà inoltre confrontarle, in termini di sostenibilità, con le fonti non rinnovabili. Inoltre, lo studente avrà acquisito un’adeguata conoscenza di come le biomasse vengono impiegate allo scopo di produrre energia, del layout e dei principali componenti degli impianti per la produzione di energia da fonti rinnovabili, nonché dei processi fisicochimici che stanno alla base del funzionamento di tali impianti. Lo studente sarà infine in grado di applicare le conoscenze acquisite al contesto delle aziende agricole e dei territori agro-forestali nell’ambito dell’approvvigionamento energetico.

Contenuti

PREREQUISITI SPECIFICI DELL’INSEGNAMENTO:

Per una migliore comprensione dei contenuti trattati nell’insegnamento, è raccomandabile che lo studente possegga conoscenze di base di Termodinamica e abbia una qualche familiarità con i concetti di energia e potenza.

CONTENUTI SPECIFICI DELL’INSEGNAMENTO:

Il corso è incentrato su sistemi e tecnologie che interessano l’ambito della Meccanica Agraria, nonché sulle fonti rinnovabili più rilevanti nei contesti delle aziende agricole e dei territori agro-forestali.

È prevista una visita tecnica ad un impianto di produzione di biometano; sono inoltre previsti diversi seminari inerenti agli argomenti del corso tenuti da professionisti del settore e da ricercatori.

Gli argomenti affrontati sono i seguenti:

• Introduzione alle fonti di energia rinnovabili: quadro energetico globale e ruolo delle rinnovabili
• Elementi di Fisica Tecnica: grandezze fisiche di maggior impiego nel settore; Principio di conservazione dell’energia; efficienza; Principio di degradazione dell’energia
• Conversione energetica delle biomasse: generalità, caratteristiche delle biomasse avviabili alla conversione energetica
• Caratterizzazione delle biomasse in laboratorio: determinazione del potere calorifico e del potenziale metanigeno delle biomasse
• Digestione anaerobica
• Impianti a biogas: descrizione delle soluzioni impiantistiche e dei principali componenti degli impianti a biogas; tecniche di pretrattamento della biomassa; analisi di impianti a biogas esistenti; composizione e bilanciamento della dieta di un digestore; dimensionamento di massima di un impianto a biogas
• Impianti per la produzione di biometano: aspetti tecnici e normativi
• Quantificazione dell’impatto ambientale dei combustibili e cenni sulla produzione di biocarburanti
• Generazione di energia elettrica da biomassa: cicli a vapore, cicli combinati e cogenerazione; calcolo del rendimento di un impianto termoelettrico
• Combustione diretta di biomasse: generalità; caldaie a letto fisso; caldaie a letto fluido; emissioni e loro contenimento
• Gassificazione e pirolisi della biomassa
• Idroelettrico: generalità; tipologie impiantistiche; turbine idrauliche
• Solare: generalità e tipologie impiantistiche (termico, fotovoltaico, agrivoltaico)
• Eolico: generalità; turbine eoliche

Testi/Bibliografia

Il materiale didattico dell’insegnamento è disponibile sulla piattaforma Virtuale (https://virtuale.unibo.it/ ).

Ulteriore bibliografia:

• materiale relativo ai seminari
• articoli scientifici segnalati dal docente
• Arthur Wellinger, Jerry Murphy, David Baxter, The biogas handbook: science, production and applications. Woodhead Publishing, 2013
• Eklas Hossain, Slobodan Petrovic, Renewable energy crash course, Springer, 2021 (https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-70049-2)

Metodi didattici

Il corso prevede lezioni frontali durante le quali verranno discussi gli argomenti del corso. A complemento delle lezioni, sono inoltre previsti dei seminari tenuti da esperti del settore, delle attività di laboratorio e delle visite tecniche in azienda.

Per quanto riguarda le attività di laboratorio e le visite tecniche, si specifica quanto segue: in considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento di tutti gli studenti dei Moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Il voto finale si comporrà nel modo seguente:

• valutazione di un essay prodotto individualmente e inviato prima della data di sostenimento dell’esame (fino a 18 punti);

• prova orale che consisterà in un paio di brevi domande sugli argomenti trattati a lezione (fino a 10 punti);

• altri fattori quali: la partecipazione attiva alle discussioni che emergeranno in aula durante le lezioni ed i seminari, la partecipazione attiva alle esercitazioni in laboratorio e alle visite tecniche, l’elaborazione dei dati ottenuti durante le esercitazioni in laboratorio, lo svolgimento e la consegna degli esercizi proposti a lezione (fino a 7 punti).

L’essay dovrà vertere su un argomento a scelta fra quelli proposti e dovrà avere una lunghezza compresa fra le 2000 e le 3000 parole. Dovrà essere consegnato almeno una settimana prima della data prescelta per sostenere l'esame orale.

Il voto finale sarà la somma del punteggio ottenuto nelle tre componenti sopra riportate. Se il punteggio complessivo supererà i 30 punti, il voto sarà 30 e lode.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

Materiale audiovisivo, attrezzature di laboratorio.

In caso di difficoltà nella comprensione della materia, il docente è disponibile a ricevere lo studente per un colloquio di chiarimento previo appuntamento via mail.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Mirko Maraldi