Corso di laurea magistrale - Area di Ingegneria - Accesso libero con verifica del possesso dei requisiti curriculari - Classe LM-30 (D.M. 270/2004)
Informazioni generali
Descrizione e obiettivi formativi
Il corso forma un profilo professionale di elevata qualificazione mediante approfondimenti tematici e metodologici nel settore dell'energia. Più segnatamente, assicura una adeguata padronanza nei settori delle macchine termiche, idrauliche ed elettriche, dei sistemi per la produzione di energia e nella termofluidodinamica industriale ed ambientale, che sia idonea a soddisfare le richieste di un significativo settore del mondo del lavoro relativamente alla ideazione, pianificazione, progettazione e gestione di sistemi e processi energetici complessi e/o innovativi.
Il corso fornisce competenze avanzate su: principi fisici, chimici ed elettrici associati alle tematiche energetiche; termofluidodinamica industriale ed ambientale; macchine a fluido ed elettriche; sistemi per l'energia e l'ambiente; impianti energetici convenzionali, avanzati ed innovativi e relativi aspetti di gestione e controllo.
Oggetto del corso di studi sono anche gli interventi e le iniziative industriali, civili e territoriali aventi significativa valenza e/o ricaduta sotto il profilo energetico-ambientale; la progettazione di macchine, apparecchiature e impianti di trasformazione, conversione e distribuzione dell'energia; i problemi di verifica funzionale e di gestione ottimizzata di impianti e sistemi energetici complessi.
Sbocchi professionali
Il laureato magistrale può trovare impiego: nelle aziende pubbliche e private che si occupano di studi di fattibilità, analisi tecnico-economiche e pianificazione nella produzione e uso razionale dell'energia; nelle industrie che producono e/o commercializzano e/o utilizzano macchine ed impianti di conversione e/o trasformazione di energia meccanica, elettrica e termica; nel settore della pianificazione, della gestione e dell'impiego ottimale dell'energia.
E' in grado di svolgere attività di ricerca di base e di ricerca industriale sui processi e sui sistemi attinenti alla conversione, alla trasformazione e all'utilizzo delle varie forme di energia; è altresì in grado di applicare le conoscenze acquisite e consolidate nelle discipline matematiche, fisiche e chimiche, nella termofluidodinamica teorica ed applicata e nelle tecnologie energetiche per l'ideazione, nonché nella progettazione e gestione dei sistemi e degli impianti energetici e dei loro componenti, garantendo il miglior impiego delle risorse con il minimo impatto ambientale. Sa progettare, collaudare, gestire e verificare sotto il profilo funzionale sistemi energetici anche complessi e basati sull'impiego di fonti primarie e vettori energetici diversi: impianti industriali, impianti tecnici, centrali per la produzione di energia elettrica (centrali termoelettriche, centrali idroelettriche, impianti basati su fonti rinnovabili), etc.
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580207303100001
Riferimenti web e contatti
Sito web: http://www.energetica.uniroma2.it/
Coordinatore:
Prof. Michela Vellini
tel 06 7259 7203
e-mail vellini@ing.uniroma2.it
Segreteria didattica:
Sig.ra Anna Mezzanotte
Tel: 06 7259 7156
E-mail: anna.mezzanotte@uniroma2.it
Per ulteriori informazioni consulta anche il sito web di Facoltà Macroarea:
http://ing.uniroma2.it/didattica/corsi-di-laurea/
Ogni attività umana ha a che fare con materia ed energia e conseguentemente ogni attività umana richiede energia in forma utile (energia elettrica, energia meccanica e calore) da generare sfruttando le fonti di energia. Le fonti fossili (che costituiscono la massima parte del consumo di fonti energetiche primarie) non possono essere considerate disponibili in quantità illimitata ed è altresì ben nota la loro dipendenza da equilibri politici internazionali che possono portare a rendere problematici e costosi i relativi approvvigionamenti; diventa poi fondamentale porre attenzione all’interazione tra l’utilizzo delle fonti fossili e l'ambiente, che non è un’entità capace di assorbire qualunque impatto, con l’obiettivo di minimizzare gli effetti nocivi per l’uomo, la natura e le cose. Alla luce di queste considerazioni in questi ultimi anni si è registrata una crescente attenzione alle problematiche energetiche ed ambientali, analizzando nel dettaglio tutte le fasi della “catena dell'energia”: dall'uso razionale delle fonti, ai sistemi più efficaci e puliti di conversione e trasformazione, alla distribuzione e/o vettoriamento dell’energia, al razionale utilizzo, da parte dei processi produttivi e degli utilizzatori finali, dell’energia in forma utile.
In tale contesto nasce l'ingegneria energetica che ha come obiettivo l’analisi e lo studio di queste tematiche di crescente importanza ed attualità. Il paradigma energetico sarà fondamentale nei prossimi anni in relazione alla necessità: - di disporre di tutta l'energia indispensabile per garantire lo sviluppo; - di porre in atto misure indifferibili di controllo e contenimento dell'impatto ambientale; - di coniugare benessere e tutela del pianeta. L'Ingegneria Energetica affronta tematiche progettuali e problematiche di esercizio di sistemi energetici al fine di garantire il miglior impiego delle risorse con il minimo impatto ambientale e forma profili professionali dotati di competenze specialistiche nell'ambito degli impianti energetici e dei loro componenti, sia sotto l'aspetto fenomenologico sia sotto quello della loro progettazione, esercizio, manutenzione ed interazione con l'ambiente, e nell’ambito delle problematiche di risparmio energetico e di ottimizzazione degli usi finali nel settore industriale e terziario. L'Ingegneria Energetica richiede competenze culturali nei seguenti settori: - principi fisici, chimici ed elettrici associati alle tematiche energetiche; - termofluidodinamica industriale ed ambientale; - macchine a fluido e sistemi per l'energia e l'ambiente; - macchine e sistemici elettrici per l’energia; - sistemi energetici emergenti, avanzati ed innovativi. Informazioni utili sono disponibili al seguente link di Ateneo: https://web.uniroma2.it/it/percorso/didattica/sezione/ingegneria_energetica-90331 Informazioni dettagliate su tutti gli aspetti del CdS sono disponibili nel sito web del corso di studio
Il corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica si prefigge di creare un profilo professionale di elevata qualificazione mediante approfondimenti tematici e metodologici nel settore dell'energia.
Più segnatamente, obiettivo di questa Laurea Magistrale è quello di creare un profilo di ingegnere di adeguata padronanza nei settori delle macchine termiche, idrauliche ed elettriche, dei sistemi per la produzione di energia e nella termofluidodinamica industriale ed ambientale, che sia idoneo a soddisfare le richieste di un significativo settore del mondo del lavoro relativamente alla ideazione, pianificazione, progettazione e gestione di sistemi e processi energetici complessi e/o innovativi. Il laureato in Ingegneria Energetica di II livello è dunque in grado di svolgere attività progettuali, di ricerca di base e di ricerca industriale sui processi e sui sistemi attinenti alla conversione, alla trasformazione e all'utilizzo delle varie forme di energia; è altresì in grado di applicare le conoscenze acquisite e consolidate nelle discipline matematiche, fisiche e chimiche, nella termofluidodinamica teorica ed applicata e nelle tecnologie energetiche per l'ideazione, nonché nella progettazione e gestione dei sistemi e degli impianti energetici e dei loro componenti, garantendo il miglior impiego delle risorse con il minimo impatto ambientale. Si vuole inoltre fornire allo studente la possibilità di ampliare la propria preparazione personale affrontando discipline e temi che, pur esulando dagli ambiti propri dell'ingegneria industriale, sono comunque di valenza strategica per il settore dell'energia.
In questo modo si vuole formare un laureato magistrale che abbia anche una visione ampia e interdisciplinare sulle numerose sfide che dovranno essere affrontate per garantire un uso razionale dell'energia in tutti i settori del sistema energetico (industriale, civile, trasporto, etc.) e per promuovere un percorso di sviluppo sostenibile. Il corso si prefigge dunque di formare laureati magistrali in grado di affrontare problematiche complesse in tutti gli ambiti del sistema energetico, a partire dalla produzione e conversione di energia da diverse fonti primarie, passando dalla trasformazione e distribuzione di vettori energetici di varia natura, per arrivare all'impiego razionale dell'energia negli usi finali.
A titolo esemplificativo, il corso intende fornire conoscenze avanzate nei seguenti settori: produzione di energia da fonti convenzionali (fossili) e rinnovabili; climatizzazione; impatto ambientale; reti elettriche e smart grid; mobilità sostenibile; economia circolare; termofluidodinamica industriale e civile; uso razionale dell'energia. Al fine di raggiungere i suddetti obiettivi, il percorso formativo prevede insegnamenti nelle attività caratterizzanti che forniscano le conoscenze avanzate richieste negli ambiti della produzione e conversione dell'energia, della termodinamica applicata e della trasmissione di calore, delle reti e macchine elettriche, degli impianti chimici.
Le attività affini permettono di completare la preparazione interdisciplinare affrontando temi variegati ma rilevanti per il settore energetico quali energy management, impatto ambientale, economia circolare, recupero di energia dai rifiuti, tecnologie fisico-chimiche per la conversione dell'energia da fonti rinnovabili, mobilità sostenibile, mercato dell'energia.
Per essere ammessi a un corso di laurea magistrale occorre essere in possesso della laurea o del diploma universitario di durata triennale, ovvero di altro titolo di studio conseguito all'estero, riconosciuto idoneo.Sono previsti specifici criteri di accesso che prevedono, comunque, il possesso di specifici requisiti curricolari, di seguito descritti, e la verifica dell'adeguatezza della personale preparazione dello studente. In particolare, i requisiti curriculari per l'ammissione al corso di laurea magistrale in Ingegneria Energetica sono i seguenti: - possesso di una laurea nelle classi dell'Ingegneria Industriale (L-9) o dell'Ingegneria Civile e Ambientale (L-7) o delle Scienze e Tecnologie Fisiche (L-30); - curriculum caratterizzato da un numero minimo di crediti nei gruppi di settori scientifico-disciplinari di seguito specificati: 15 CFU in MAT/03, MAT/05; 5 CFU in INF/01, ING-INF/05; 15 CFU in FIS/01, FIS/03; 5 CFU in CHIM/03, CHIM/07; 5 CFU in ICAR/01, ING-IND/06; 20 CFU in ING-IND/07, ING-IND/08, ING-IND/09, ING-IND/10, ING-IND/11; 15 CFU in ICAR/03, ICAR/08, ING-IND/13, ING-IND/14, ING-IND/15, ING-IND/16, ING-IND/17, ING-IND/21, ING-IND/22; 5 CFU in ING-IND/31, ING-IND/32, ING-IND/33; Qualora il numero minimo di crediti richiesto sia superiore a 5, la soglia non può essere raggiunta in un solo settore scientifico-disciplinare (SSD); - conoscenza di una lingua straniera dell'Unione Europea, a un livello non inferiore a B2 del quadro comune europeo di riferimento per la conoscenza delle lingue (QCER). Ove il curriculum dello studente non soddisfi tali requisiti, prima di poter procedere all'iscrizione, lo studente dovrà colmare dette carenze.
Eventuali integrazioni curricolari in termini di crediti formativi universitari devono essere acquisite prima della verifica della preparazione individuale. Per la verifica dell'adeguatezza della personale preparazione dello studente è previsto un colloquio con il Coordinatore, secondo modalità descritte nel Regolamento Didattico.
L’ammissione alla LM di Ingegneria Energetica richiede la verifica dei requisiti curriculari e della personale preparazione; pertanto, lo studente che intende iscriversi a questa LM deve innanzitutto compilare la domanda di richiesta verifica dei requisiti curriculari (Servizi on-line Delphi: http://delphi.uniroma2.it) che sarà trasmessa on-line alla struttura didattica del Corso di Studio per la sua valutazione. La Commissione Didattica del CdS analizza la domanda per verificare il possesso dei requisiti curriculari di accesso (possesso di una laurea nelle classi dell’Ingegneria Industriale (L-9) o dell’Ingegneria Civile e Ambientale (L-7) o delle Scienze e Tecnologie Fisiche (L-30); curriculum caratterizzato da un numero minimo di crediti in specifici gruppi di settori scientifico-disciplinari (indicati nel Regolamento Didattico, art.
7); conoscenza di una lingua straniera dell’Unione Europea, a un livello non inferiore a B2 del quadro comune europeo di riferimento per la conoscenza delle lingue (QCER)); comunica quindi allo studente le eventuali carenze curriculari che lo stesso deve colmare prima dell’iscrizione. La Commissione Didattica del CdS procede quindi alla verifica dell'adeguatezza della preparazione individuale secondo le disposizioni riportate nel Regolamento Didattico (art.
7).
Per la verifica dell’adeguatezza della personale preparazione dello studente è previsto un colloquio con una commissione, presieduta dal Coordinatore.
Il colloquio è volto ad accertare che lo studente sia adeguatamente preparato nelle discipline propedeutiche agli insegnamenti impartiti nel corso di laurea magistrale: Matematica, Fisica, Chimica, Macchine e Sistemi per l’Energia e l’Ambiente, Fisica Tecnica, Elettrotecnica.
Il colloquio prevede la discussione da parte del candidato di alcuni argomenti (max 3 domande), selezionati dalla Commissione tra quelli specificati in una lista ufficiale, pubblicata sul sito del corso di studio. Sono esonerati dal colloquio gli studenti il cui voto di laurea sia maggiore o uguale a 95/110. Per le procedure di immatricolazione e di iscrizione, le scadenze ed i relativi versamenti di tasse e contributi si fa riferimento alla Segreteria Studenti (http://ing.uniroma2.it/area-studenti/segreteria-studenti/)
Il conseguimento della laurea magistrale comporta il superamento di una prova finale che consiste nella discussione, di fronte a una commissione esaminatrice, di una tesi svolta su un argomento concordato tra il laureando e un docente del Corso di studio.
La prova finale è pubblica. Per sostenere la prova finale del corso di laurea lo studente deve avere superato tutti gli esami di profitto relativi agli insegnamenti inclusi nel proprio piano di studi, le eventuali prove di idoneità ed essere in regola con il versamento delle tasse e dei contributi richiesti. La commissione esaminatrice per la valutazione della prova finale è costituita da sette componenti.
I componenti sono docenti dell’Ateneo e usualmente corrispondono ai docenti relatori degli studenti laureandi. Lo svolgimento della prova finale prevede che il laureando esponga i risultati del proprio lavoro di tesi di fronte alla commissione esaminatrice nel corso di una presentazione pubblica alla quale possono seguire domande da parte della commissione esaminatrice. La votazione finale è espressa in centodecimi ed è ritenuta positiva quando supera o è uguale a 66 su 110.
Qualora si raggiunga il punteggio massimo, la commissione esaminatrice può, a giudizio unanime, attribuire la lode. Per accedere alla prova finale lo studente deve presentare domanda alla segreteria studenti con modalità e tempi indicati in un’apposita sezione del sito della segreteria studenti (http://ing.uniroma2.it/area-studenti/segreteria-studenti/ti-vuoi-laureare/). Ulteriori dettagli sulla prova finale sono illustrati nel Regolamento Didattico, art.
11 (http://www.energetica.uniroma2.it/regolamento-didattico/laurea-magistrale.html). Il calendario delle sedute di Laurea è disponibile al link qui di seguito indicato.
1. Dalla termodinamica alla energetica. Definizioni e convenzioni. Crescita e saturazione. Potenza ed energia. Intermittenza, simultaneità e correlati problemi di rendimento, trasporto e accumulo. 2. Interazione energia-ambiente. Fonti primarie fossili: consumi e riserve. Scenari di riferimento e previsioni. La transizione energetica: inquinamento e sostenibilità. Social responsibility e green washing. 3. Costo, valore, prezzo dell'energia. Tariffe e poligonali dei costi. Elementi di geopolitica. I diversi tempi di realizzazione delle centrali: a combustibili fossili; idroelettriche; a fonti rinnovabili non programmabili, in relazione agli aspetti finanziari e di contesto socio-economico. 4. Economia circolare, governo del territorio e sostenibilità energetica. Il ruolo della finanza a breve e a lungo termine. Problematiche della complessità. Modelli di sviluppo e modelli di business. 5. Centralizzazione elettrica. Livelli tecnologici delle conversioni e problemi di taglia. Sicurezza, affidabilità, funzionalità, resilienza dei sistemi e delle reti. 6. Centralizzazione termica. Cogenerazione e teleriscaldamento su scala territoriale. Povertà energetica e pauperismo energetico. 7. Metodologie di analisi tecnico-economica e studi di fattibilità. Curve di durata. Cenni al project financing. Sicurezza, affidabilità, funzionalità. Resilienza delle reti e dei sistemi elettrici. Analisi di rischio e LCA. Usi concorrenti delle risorse. Priorità negli usi dell'acqua. Biocarburanti e alimentazione umana. 8. Obiettivi e tecnologie a zero emissioni. La questione nucleare come scelta di sistema: strategica, industriale, energetica. Proliferazione nucleare. Confinamento delle scorie. 9. Mercato elettrico. Certificati bianchi e certificati verdi. Efficienza energetica: quadro regolatorio e politiche comunitarie. La situazione italiana. Costi esterni ed emissioni di CO2. Emission trading e trasferimento tecnologico.
Metodologie di analisi degli impianti di potenza: generalità sulle analisi di primo e secondo principio; analisi dei cicli di conversione dell'energia; rendimento globale e consumo specifico; combustibili; parametri caratteristici della fase di combustione; aspetti ambientali: cenni sulle emissioni termiche e gassose; gli inquinanti atmosferici regolamentati; aspetti economici: costo dell'elettricità prodotta e costo di gestione della potenza installata Principi di base della cogenerazione: fondamenti termodinamici e considerazioni applicative preliminari; rendimenti e parametrici caratteristici; panoramica nazionale sulla cogenerazione Complementi di analisi dei componenti: elementi di scambio termico e scambiatori di calore; generatori di vapore a combustibile; generatori di vapore a recupero; condensatori e rigeneratori Diagnostica e monitoraggio: principi di diagnostica e monitoraggio; metodologie di valutazione dell'off-design delle turbomacchine; metodologie di valutazione dell'off-design delle apparecchiature di scambio termico Impianti di potenza per la cogenerazione Impianti con turbine a vapore: complementi di analisi termodinamica; limiti funzionali e tecnologici degli IV; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento Impianti con turbine a gas: complementi di analisi termodinamica; limiti funzionali e tecnologici delle TG; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento Impianti combinati gas-vapore: complementi di analisi termodinamica; schema impiantistico di base e considerazioni generali ; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento MCI per applicazioni stazionarie: classificazione e parametri caratteristici; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; la valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; emissioni inquinanti e relativo trattamento Scelta e dimensionamento degli impianti di cogenerazione: la cogenerazione ad alto rendimento (CAR); caratterizzazione degli impianti di potenza in ambito CAR; metodologie per la scelta ed il dimensionamento degli impianti; esempi applicativi
- Definizione e Classificazione delle emissioni inquinanti. Analisi dell’'impatto ambientale delle emissioni inquinanti di CO2 e classificazione degli scopi di emissione (Emission Scope 1, 2 & 3). Analisi degli obiettivi e dei milestones che la comunità internazionale ha posto per il raggiungimento della completa decarbonizzazione entro il 2050, e pianificazione per il loro raggiungimento. - Tecniche e Metodologie per la riduzione delle emissioni di CO2 e per il raggiungimento degli obiettivi 2050. Concetti di Life Cycle Assessment e di Circular Economy. Trattazione dei fattori di emissione in relazione all’analisi dei sistemi energetici. Disamina delle tecniche e metodologie di riduzione delle emissioni di CO2 a monte (upstream) e a valle (downstream) del processo di conversione. Introduzione di combustibili alternativi, con ridotto impatto ambientale, guardano alla riduzione delle emissioni inquinanti a monte del processo di conversione. Disamina delle tecniche di Carbon Capture & Storage (CCS) e dell’impiego delle CO2 attraverso le tecniche di Carbon Capture & Utilization (CCU). - Introduzione dei concetti di fattibilità e ottimizzazione tecno-economica ambientale. Analisi dei parametri (costi di investimenti e operativi e ricavi) che hanno maggiore effetto sul costo decarbonizzazione. Disamina dei crediti della CO2, della Carbon Tax e della Blockchain per il trading dei crediti di CO2. Cenni relativi al processo di validazione, certificazione e trade delle emissioni inquinanti, con riferimento ad enti normatori ed enti di certificazioni (Verra, GoldStandard, BSI, Bureau Veritas). Definizione del processo di decarbonizzazione e problematiche di ottimizzazione. - Tecniche di Modellazione dei componenti di sistemi energetici con approccio black/Grey box zero dimensionale, al fine di simulare il comportamento del sistema energetico e ottimizzarne il design preliminare (Master-Planning) e le condizioni operative (Optimal Dispatch), per ridurre costi ed emissioni di CO2. - Tecniche di Ottimizzazione numerica supportata dalla messa a punto di algoritmi ibridi (evolutivo-stocastici & deterministici) supportati da tecniche di Artificial Intelligence & Machine Learning. - Metodologia per la formulazione di un problema di ottimizzazione multi-obiettivo per la risoluzione di problemi di fattibilità tecno-economica ambientale, e valutazione della riduzione delle emissioni CO2, sia upstream sia downstream. - Casi studio ed esercitazioni per valutare fattori di emissioni, analisi di fattibilità e roadmap verso gli obiettivi 2050.
Richiami alla teoria della misura ed al trattamento degli errori Obiettivi delle misure nei reattori a fusione termonucleare controllata Misure e Ricostruzione dei campi elettromagnetici Richiamo di elettromagnetismo per le misura passive dei campi Introduzione ai laser ed ai fasci di neutri per la misura diretta dei campi elettromagnetici interni al plasma L'integrazione delle misure per l'identificazione ed il controllo della configurazione magnetica Diagnostica delle quantità cinetiche Introduzione alle tecniche interferometriche e riflettometriche per la misura della densità elettronica Emissione ciclotronica e scattering per la determinazione dei profili di temperatura elettronica Misura dei prodotti di fusione Richiami delle reazioni di fusione Fisica e tecnologia dei rivelatori di neutroni. Tecniche di misura per le particelle alpha Cenni di fisica atomica per la misura spettroscopica delle impurezze e la diagnostica degli ioni. Tecniche di post processing dei dati sperimentali.
Elementi di Fenomeni di Trasporto -) Trasporto di Materia. •-) Trasporto di Energia I processi di separazione: •-) le colonne di distillazione - analisi degli schemi di processo, particolari costruttivi, metodi di progettazione, controllo di processo. •-) Il processo di assorbimento - analisi degli schemi di processo, solventi utilizzati, stripping, controllo di processo. •-) Il processo di adsorbimento - analisi degli schemi di processo, materiali adsorbenti, la rigenerazione, controllo di processo. •-) Separazione con membrane - tipologia di membrane, permeazione e selettività, applicazioni. Trasformazione chimica: •-) Reattori Chimici - reattori ideali (PFR, CSTR, BSTR), reattori catalitici, strategie di progettazione e di controllo di processo. •-) Conversione termochimica di biomasse e rifiuti - processi di Gassificazione e di Digestione, impiantistica utilizzata, schemi di processo, applicazioni.
Equazioni della fluidodinamica delle turbomacchine o Descrizione sollecitazione. o Descrizione materiale e non materiale del moto. Teorema del Trasporto Reynolds. o Equazioni integrali e differenziali di continuità, q.d.m. (Navier-Stokes), energia in forma termica meccanica e entropica in forma transitoria. Moto relativo. Forze di inerzia. o Dinamica della vorticità. Flussi rotazionali e irrotazionali. Azioni su profili alari. Teorema di Kelvin. Esempi di calcolo a potenziale del flusso intorno a profili. o Strato limite: parametri locali e globali, transizione laminare turbolento, cenni sul controllo. • Generalità sul funzionamento delle turbomacchine o Variabili adimensionali principali o Classificazione e scelta delle turbomacchine attraverso i parametri adimensionali o Influenza della viscosità, degli effetti di scala e della cavitazione. o Similitudine in turbomacchine termiche. o Curve di funzionamento. • Trasformazioni nelle turbomacchine o Rendimenti, coefficienti di perdita. o Lavoro di Eulero, equazione integrale del momento della quantità di moto. o Analisi monodimensionale di uno stadio, rappresentazione grafica. o Grado di reazione di uno stadio. o Analisi adimensionale di uno stadio o Stadio ripetuto, stadio normale. • Analisi del flusso nelle turbomacchine o Coordinate e sistemi di riferimento; schematizzazione del campo di moto. o Definizioni geometriche profili in schiera, prestazioni schiere. o Schiera piana, schiera radiale. o Equilibrio radiale, vortice libero e forzato. o Flussi secondari, perdite di profilo e miscelamento. o Teoria generale dei diffusori, rendimento, coefficiente di recupero di pressione. • Compressori assiali o Descrizione generale. o Triangoli di velocità, rendimento, grado di reazione, ottimizzazione dello stadio. o Confronto fra stadi a diverso grado di reazione. IGV. o Principali profili impiegati. Distribuzione di pressione e velocità sul profilo. Calcolo angoli ottimali. o Principali correlazioni schiere. Criteri di carico per schiere assiali. Perdite di profilo. Design dei principali profili aerodinamici utilizzati per compressori. o Comportamento schiere fuori progetto. o Cenni sul comportamento di pale transoniche. Compressori supersonici. o Perdite di anello, secondarie e nei giochi. o Considerazioni su ventilatori assiali e eliche propulsive. o Cenni alle metodologie di progetto 3D di pale complesse. o Cenni al comportamento fuori progetto di compressori multistadio. o Progettazione di un compressore multistadio assiale. • Compressori centrifughi o Descrizione generale. o Funzionamento reale dei compressori centrifughi. o Coefficiente di riduzione di carico (slip-factor). Teoria di Stodola, principali correlazioni. o Elementi di progetto della girante. Canale meridiano, numero di pale, rendimento, incidenza, diffusori lisci e palettati. Cassa a spirale. Principali tipologie di perdite. o Note sui ventilatori centrifughi. • Funzionamento anomalo dei compressori. o Stallo, pompaggio: generalità. o Teoria elementare dello stallo rotante. o Teoria elementare del pompaggio. o Complementi sull’instabilità dei compressori. • Analisi dell’accoppiamento macchina-circuito. o Curva caratteristica esterna, match con la curva caratteristica della macchina. o Macchine e sistemi per fluidi comprimibili e incompressibili. o Circuiti complessi. o Cavitazione per macchine operatrici a fluido incompressibile o Regolazione della portata in circuiti: strategie di strozzamento, bypass e regolazione numero di giri. Regolazione portata in macchine a fluido comprimible. • Turbine assiali e radiali. o Aspetti generali, coefficiente di velocità o Diagrammi di Smith o Scelta del profilo aerodinamico o Design di base di turbine radiali.
Presentazione dei principali strumenti di misura in ambito energetico. Termocoppie, flussimetri, anelli amperometri, ed altri. Introduzione ai sistemi di acquisizione dati tramite PC, componenti, configurazione e software. Richiami su elementi di sistemi di misura, validità di una misura, definizione di errore, calibrazione degli strumenti, misure dinamiche. Analisi statistica dei dati sperimentali, concetti generali e definizioni, probabilità, stima dei parametri, correlazione di dati sperimentali. Propagazione dell'incertezza di misura. Linee guida per la pianificazione e la documentazione degli esperimenti. Applicazioni nel settore dell'energia. Specifiche esperienze di laboratorio saranno sviluppate durante il corso al fine di consolidare gli aspetti teorici applicandoli a due applicazioni di interesse nel settore energetico. Le applicazioni spazieranno dall'impiego delle biomasse nei processi di conversione termochimica allo sviluppo di powertrain ibridi fuel cell – batteria, dall'utilizzo e il test di sistemi fotovoltaici innovativi al test di materiali innovativi per l'energia in celle a combustibile o batterie a redox flow. Nell'ambito di tali esperimenti saranno applicate le nozioni richiamate durante le lezioni teoriche per la valutazione rigorosa delle performance energetiche dei sistemi oggetti di studio e relativa incertezza sperimentale.
Equazioni della gasdinamica. Richiami di termodinamica. Comprimibilità e velocità del suono. Gas reali e loro modellistica. Equazioni di Navier-Stokes. Equazione di Eulero. Rappresentazione vettoriale e indiciale. Numero di Mach. Propagazione delle onde nei fluidi. Equazioni dell'acustica per gas perfetti e piccole perturbazioni. Propagazione del suono in aria. Rappresentazione in spazio di Fourier. Onde d'urto Fenomenologia. Definizione di urto. Relazioni di salto per urto normale e urto obliquo. Cenni ad urti nei gas reali e nei liquidi e connessione col fenomeno della cavitazione. Flussi quasi 1D. Equazioni per flussi comprimibili 1D. Condotti convergenti e divergenti. Ruolo della sezione di Gola. Urti nei condotti. Ugello convergente-divergente e sue applicazioni. Gas rarefatti Teoria cinetica dei Gas. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann. Numero di Knudsen e scorrimento a parete. Gasdinamica in microdispositivi meccanici. Approcci sperimentali e numerici. Metodo delle caratteristiche e cenni alla sua implementazione numerica. Metodi per soluzione numerica di flussi comprimibili. Visualizzazione sperimentale degli urti.
Termodinamica Applicata: funzioni termodinamiche estrinseche: exergia, potenziali chimici; soluzione di alcuni problemi di termofluidodinamica. Trasmissione del Calore: soluzioni particolari di problemi di conduzione termica, metodi numerici di soluzione: differenze finite e elementi finiti; analogia termomeccanica di Reynolds e Prandtl Taylor; teoria di Nusselt della condensazione; scambi radiativi tra superfici solide e gas (teoria di Hottel). Componenti: generatori di vapore; camini; tubi di calore; torri evaporative; compressori alternativi e centrifughi; valvole termostatiche; sistemi di regolazione. Impianti Termotecnici: approfondimento sugli impianti ad acqua e aria; frigoriferi ad assorbimento, pompe di calore; impianti criogenici; impianti di accumulo termico ESERCITAZIONI: Verifica del dimensionamento di un generatore di vapore a tubi di fumo; Dimensionamento dei camini per lo smaltimento di fumi.
Energia, tecnologia e sostenibilità. Stoccaggio e conversione dell'energia. Fondamenti di elettrochimica per dispositivi di accumulo di energia. Tecnologie elettrochimiche: - Celle primarie (materiali ed elettrochimica): Zn/MnO2, Zn/Ag, Zn/Aria, Li metallo - Batterie (materiali ed elettrochimica): batterie al piombo e batterie agli ioni di litio. Oltre Li: Li-S e Na-ion - Condensatori e condensatori elettrolitici - Supercondensatori: materiali, elettroliti, caratterizzazioni elettrochimiche - Celle a combustibile. Proprietà, efficienza e principi di funzionamento. Celle a combustibile a elettrolita polimerico. Elettroliti polimerici a scambio protonico ed anionico. Elettrocatalizzatori. Celle a combustibile ad ossido solido. Celle a combustibile enzimatiche e celle a combustibile microbiologiche. Solare Fotovoltaico. Nozioni di base. Celle solari inorganiche (Si monocristallino e multicristallino semiconduttori III-V e II-VI, sistemi a film sottile). Celle solari organiche e ibride (PEDOT e altri polimeri). Biomasse. Composizione chimica della biomasse. Reattività e opzioni di conversione. Processi termochimici. Processi biochimici. Chimica nucleare. Decadimento radioattivo. Tipi di decadimento. Stabilità dei nuclei. Energia di legame nucleare. Reazioni chimiche vs. reazioni nucleari. Fissione, Fusione, Trasmutazione.
Il corso fornisce agli studenti gli strumenti analitici e metodologici necessari per comprendere l'origine dei problemi ambientali e per identificare le risposte di policy più appropriate. Durante le lezioni, saranno presentati agli studenti gli sviluppi e il dibattito più recente sui principali temi di economia dell'ambiente e delle risorse naturali. L'economia dell'ambiente studia le complesse interrelazioni tra economia e ambiente. Il punto di partenza del corso è il riconoscimento che, in diversi casi, i mercati non forniscono la giusta quantità di protezione ambientale e che è spesso necessario un intervento del governo per bilanciare i diversi bisogni sociali. In un mondo in cui le attività economiche creano pressioni sull'ambiente sfruttando la pesca, le foreste, i minerali, le fonti energetiche e altre risorse ambientali, è sempre più importante studiare come gli strumenti economici possono essere utilizzati per sviluppare approcci e politiche ambientali sostenibili. Durante il corso, una selezione di argomenti specifici di economia ambientale sarà trattata a un livello intermedio-avanzato: 1. L'origine dei problemi ambientali: diritti di proprietà ed esternalità Questa parte del corso introduce il quadro concettuale utilizzato per affrontare i problemi ambientali. Dopo aver esaminato la relazione tra il sistema economico e il sistema ambientale, verrà approfonditamente discusso il concetto di sviluppo sostenibile. Il modo in cui produttori e consumatori utilizzano le risorse ambientali dipende dai diritti di proprietà che governano tali risorse. Si mostrerà che è da violazioni delle caratteristiche che definiscono un'efficiente struttura dei diritti di proprietà che possono sorgere problemi ambientali. 2. Inquinamento: obiettivi efficienti e risposte di policy ll problema dell'inquinamento è una delle maggiori preoccupazioni per l'economia ambientale. Sulla base dei meccanismi attraverso i quali l'inquinamento danneggia l'ambiente, possono essere identificati diversi obiettivi e politiche. I metodi per raggiungere i target efficienti di inquinamento saranno considerati anche in contesti caratterizzati da informazioni limitate, incertezza, mercati non perfettamente competitivi, irreversibilità. Poiché molti problemi ambientali si estendono oltre i confini nazionali, particolare attenzione è rivolta anche alla cooperazione e agli accordi internazionali. 3. Inquinanti globali e Climate change Il cambiamento climatico è ampiamente riconosciuto come il principale problema ambientale che affligge il pianeta. Questa parte del corso fornisce una panoramica dei negoziati politici internazionali, e si focalizzerà nello specifico su Carbon Markets, Carbon Finance, Accordo di Parigi e EU Green Deal. 4. Efficienza dinamica e sviluppo sostenibile Questa sezione del corso affronta l'allocazione ottimale delle risorse esauribili (es. petrolio), facendo riferimento ai concetti di efficienza (statica e dinamica), partendo da modelli a due periodi per considerare poi modelli analitici più complessi (N periodi, concorrenza perfetta vs mercato monopolistico). In questa parte del corso saranno anche discussi i legami tra sfruttamento delle risorse esauribili e sviluppo sostenibile. 5. Energia La domanda mondiale di energia primaria dovrebbe aumentare drasticamente nei prossimi 25 anni. Soddisfare questa domanda non sarà facile in un sistema energetico globale limitato da insicurezze geopolitiche, scarsità di approvvigionamento e crescenti pressioni normative per ridurre le emissioni di carbonio derivanti dalla combustione di combustibili fossili. Questa parte del corso sarà dedicata all'analisi dei mercati energetici, considerando la nostra dipendenza dai combustibili fossili ma anche i problemi che emergono nella transizione verso altre fonti (fonti non convenzionali, fonti rinnovabili). 6. Economia ambientale comportamentale Dopo una breve introduzione sui principali bias cognitivi che influenzano i processi decisionali individuali, il corso fornisce una rassegna dei principali contributi della letteratura di economia ambientale su determinanti dei comportamenti individuali e sull'uso di strumenti soft di politica ambientale. 7. Gestione e politiche dei rifiuti, Economia Circolare Le inefficienze nella produzione di rifiuti e nelle decisioni di smaltimento dipendono da incentivi individuali sbagliati (da parte di produttori e consumatori). Dopo aver esaminato i problemi relativi alla produzione e gestione dei rifiuti, questa parte del corso esaminerà la recente letteratura economica sulle motivazioni estrinseche e intrinseche dei comportamenti individuali di smaltimento dei rifiuti. Più in generale, verrà introdotto il tema dell'Economia Circolare, anche attraverso dati ed evidenza sullo stato di attuazione della transizione verso la "circolarità" del sistema economico.
Introduzione alle E. Rinnovabili: Cenni su Eolico, Idroelettrico, Biomasse Sistemi mini-eolici, Mini-idroelettrico Generalità sulle biomasse Fotovoltaico Introduzione ai sistemi fotovoltaici Realizzazione di dispositivi di nuova generazione Tecniche di misura Stabilità e Certificazione Strategie di frontiera Accumulo L' accumulo di energia: le batterie ed i supercapacitori Parametri funzionali Metodologie di realizzazione e caratterizzazione Introduzione all’' efficienza energetica Efficienza energetica Richiami interazione luce-semiconduttore: processi di ricombinazione LED: Sorgenti ottiche ad alta efficienza energetica - Materiali e soluzioni tecnologiche, efficienza quantica, caratteristiche spettrali - Caratterizzazione di LED come sorgenti ottiche: la misura di spettro di emissione con uscita analizzatore di spettro ottico e le caratteristiche P-I - Misure di colorimetria Progettazione di sistema integrato di illuminazione (sorgenti, generatori accumulo) per applicazione di illuminazione e di comunicazione ottica in spazio libero con lunghezze d'onda nel visibile (VLC) LASER - Efficienza energetica nei processi tecnologici Introduzione Principi di funzionamento dei vari tipi di laser applicati all’industria Laser processing per materiali e dispositivi Introduzione al concetto di analisi del ciclo di vita (life cycle assessment) di un prodotto.
Sistemi energetici a ridottissime emissioni di CO2 alimentati da combustibili fossili Tecnologie per la riduzione delle emissioni di CO2 dalle centrali termoelettriche: aspetti generali; cattura con rimozione dai gas combusti; cattura con ossi-combustione; cattura pre-combustione. Risultati ottenibili e confronti. Sistemi di decarbonizzazione dei combustibili fossili: analisi delle tecnologie di decarbonizzazione e dell’integrazione tra ciclo termodinamico e sistema di produzione e depurazione del syngas (idrogeno). Bilanci energetici e prestazioni Sistemi energetici ad emissioni nulle di CO2 Cicli di conversione per la generazione di piccola taglia alimentati da recuperi di calore e/o da fonti rinnovabili Scelta e dimensionamento di turbomacchine operanti con fluidi non convenzionali per i nuovi sistemi energetici decarbonizzati Concentrating Solar Power (CSP): la concentrazione dell’energia solare, accumulo termico, tecnologie di conversione per impianti CSP. Esperienze nazionali ed internazionali.
Programma di Gestione Dei Consumi Energetici: Introduzione all’Energy Management ed evoluzione della normativa tecnica recente. Il sistema produttivo industriale come sistema energetico. L’efficienza energetica. La figura del Responsabile per la conservazione e l’uso razionale dell’energia (Energy Manager). Gli approcci alla riduzione dei consumi energetici: Quick fixes, Audit energetico e Sistemi di gestione dell’energia. Legislazione e normativa tecnica di interesse per l'Energy management. Energy Audit Aspetti legislativi e normativi (ISO 50002, EN 16247 e UNI CEI TR 11428). Analisi preliminare dei consumi energetici di un’organizzazione. Le attività di audit. Individuazione delle misure di efficientamento energetico. Analisi economico-finanziaria dei progetti di risparmio energetico. Il report dell’audit ed il piano di riduzione dei consumi. Approvvigionamento dell’energia. Il mercato dell’energia elettrica ed il sistema di tariffazione italiano. La scelta della tariffa dell’energia elettrica. Il mercato del gas ed il sistema di tariffazione. La scelta della tariffa del gas. Cenni all’’autoproduzione energetica. Interventi di miglioramento dell’efficienza energetica sugli impianti utilizzatori di energia Utilizzatori di energia elettrica (impianto elettrico, motori elettrici, impianti HVAC, impianti aria compressa, impianti di illuminazione, ecc.). Utilizzatori di energia termica (generatori di calore, impianti frigoriferi ad assorbimento, impianti di distribuzione del vapore per utenze tecnologiche e forni). Monitoraggio e controllo dei consumi energetici. Definizione del sistema di misura e monitoraggio dei consumi. Caratterizzazione dei consumi energetici e sviluppo di un modello di previsione dei consumi. Analisi dei consumi nel tempo. Controllo dei consumi attraverso carte CUSUM e carte di controllo. Definizione degli indicatori energetici. Sistemi informatici di supporto al controllo dei consumi energetici. Sistemi di Gestione dell’Energia. Introduzione ai Sistemi di gestione per il miglioramento continuo dell’efficienza energetica. Panoramica dei riferimenti normativi internazionali. La norma EN 50001 “Sistemi di Gestione dell’energia”: Politica energetica di un’organizzazione; Pianificazione (redazione del programma energetico); Implementazione del programma; Monitoraggio e misura dei consumi; Verifica periodica e miglioramento continuo. Pianificazione e controllo tecnico-economico del Budget energetico Il controllo di gestione dell’energia. La definizione dei centri di responsabilità e dei costi standard. Il sistema informativo per l’energia. Pianificazione e controllo del Budget energetico. Utilizzo di indicatori per la misurazione delle performance tecnico-economiche. Cenni ai contratti di servizio energetici.
Principi di funzionamento dei laser. Laser a due, tre e quattro livelli. Cavità ottiche. Processi di pompaggio. Laser ad onda continua (CW). Laser impulsati. Q Swicthing. Tipi di sorgenti laser: a gas, a stato solido e a diodi. Sorgenti laser di potenza: Laser a CO2 e Nd-YAG/Glass. Mode locking e laser ad impulsi ultracorti. Applicazioni di interazione laser materia: Tecniche di telerilevamento ed esempi di misurazione Sorgenti laser plasma ed applicazioni Caratterizzazione della radiazione di plasma per applicazioni alla Fusione Inerziale Diagnostiche laser per l’analisi del plasma nel Reattore a Fusione Magnetica JET Applicazioni mediche Applicazioni meccaniche Principi di sicurezza laser.
Programma di Interazione Tra Le Macchine E L'ambiente: Obiettivi del corso: Il corso si propone di fornire agli studenti i principi di base ed una base metodologica per l’impostazione degli studi di impatto ambientale relativi agli impianti di produzione dell’energia con particolare attenzione ai processi di formazione ed ai sistemi di abbattimento delle sostanze inquinanti. Risultati di apprendimento attesi: Al termine del corso lo studente avrà acquisito le competenze necessarie per analizzare l'impatto ambientale di qualsiasi impianto di potenza e sarà in grado di proporre soluzioni per ilcontenimento delle emissioni inquinanti. Prerequisiti: Corso di Fisica Tecnica, Corso di Macchine. Contenuti del corso: Formazione e caratterizzazione dei principali inquinanti atmosferici primari e secondari. (le piogge acide, il "buco" nell'ozono, l’effetto serra). Azioni per la riduzione delle emissioni di CO2). Controllo delle emissioni in atmosfera negli impianti a vapore. Rimozione del particolato: cicloni, filtri elettrostatici, filtri in tessuto, precipitatori ad umido. Rimozione degli SOx: desolforazione ad umido, a semi-secco, a secco. Controllo degli NOx e rimozione con sistemi catalitici (SCR) e non catalitici (SNCR). Controllo delle emissioni in atmosfera negli impianti a turbina a gas. Controllo delle emissioni nei motori a combustione interna. Diffusione e dispersione degli inquinanti. Elementi di meteorologia. La stabilità dell’atmosfera e le classi di stabilità atmosferica. Dispersione degli inquinanti in atmosfera. Il modello gaussiano per la valutazione della diffusione degli inquinanti prodotti dalle sorgenti di emissione. Cenni di inquinamento termico ed acustico Materiale di studio consigliato Materiale distribuito a lezione. Appunti tratti dalle lezioni. Testi per consultazione: Cau, Cocco L’impatto ambientale dei sistemi energetici Modalità d’esame Gli appelli di Interazione tra le Macchine e l’ambiente consistono nello svolgimento della prova orale
Introduzione nel concetto dell'energia fotovoltaica Proprietà dell'emissione solare L'energia fotovoltaica in confronto con altre fonti di energia L'efficienza teorica di una cella fotovoltaica. Limite termodinamico Materiali e celle fotovoltaiche Materiali per applicazioni fotovoltaiche. Celle basate su Silicio: architetture, principi, limiti funzionamento, tecnologia Celle a film sottile: Silicio amorfo, CIS/CIGS, CdTe Celle a multigiunzione: applicazioni spaziali, a concentrazione Fotovoltaico innovativo: celle DSC, celle organiche Caratteristica corrente-tensione della cella solare La risposta spettrale Tecniche ottiche ed optoelettroniche per la caratterizzazione di materiale per il fotovoltaico Circuito equivalente di una cella fotovoltaica Simulazione di celle e sistemi fotovoltaici Processi di ricombinazione e tecniche di passivazione Fotovoltaico di III generazione Circuiti elettronici per il fotovoltaico MPPT-Tracking, Stabilizzatori di tensione, Circuiti di carica per batterie, Inverter, diodi Blocking e diodi Bypass Progettazione di sistemi fotovoltaici Perdite energetiche Balance of system Utilizzo di programmi per la progettazione fotovoltaica
1. Introduction; The principle of scarsity 2. Demand and Supply: The Market Mechanism Changes in Market Equilibrium Elasticities of Supply and Demand Short-Run versus Long-Run Elasticities Understanding and Predicting the Effects of Changing Market Conditions Effects of Government Intervention—Price Controls 3. Consumer Conduct - Budget Constraints - Consumer Choice - Marginal Utility and Consumer Choice - Substitution and Income effects - Cojoint analysis for consumer appliances choice - Energy and Consumer choice
DIMENSIONAMENTO DI MACCHINE E APPARECCHIATURE DI SCAMBIO TERMICO Architettura di turbomacchine multistadio e problematiche di progetto. Turbine a gas: layout dell’impianto, caratteristiche e configurazione del compressore e dell'espansore; applicazioni. Compressori: configurazione di stadio e di macchina per compressori assiali e centrifughi mono- e multistadio; applicazioni. Cenni alle macchine operatrici volumetriche. Elementi di progettazione di apparecchiature di scambio termico. Disamina delle problematiche fenomenologiche e funzionali; individuazione delle specifiche tecniche e lineamenti di calcolo per il dimensionamento delle apparecchiature e delle superfici di scambio termico, con riferimento a scambiatori a piastre, tubi e mantello, "compatti". COMPORTAMENTO “FUORI PROGETTO” DI COMPONENTI E SISTEMI ENERGETICI Criteri di similitudine e loro utilizzo nel progetto, verifica e sperimentazione in scala ridotta ed in scala 1:1 nelle macchine dinamiche operatrici e motrici e nelle apparecchiature di scambio termico. Similitudini (geometrica, cinematica, dinamica, agli scambi termici, etc.) e associati indici di forma. Gruppi adimensionali di variabili; parametri corretti e loro utilizzo. Definizione dei parametri caratteristici prestazionali di macchine e apparecchiature di scambio termico e correlazioni esistenti tra di loro. Richiami sulle curve caratteristiche dimensionali ed effettive. Studio del comportamento in condizioni di fuori progetto dei componenti di sistemi energetici: turbomacchine motrici e operatrici (compressori e pompe dinamiche, espansori a gas e a vapore); macchine operatrici volumetriche; apparecchiature di scambio termico. Elementi per il calcolo del comportamento in condizioni di fuori progetto di sistemi energetici; applicazione a pompe di calore/macchine frigorifere. Lineamenti e implicazioni fenomenologiche alla base della regolazione di componenti e di sistemi di conversione termomeccanica dell'energia. Procedure per la costruzione delle curve di "correzione" delle prestazioni per il confronto tra le prestazioni misurate e le prestazioni garantite; utilizzo delle misure per la verifica delle prestazioni dei sistemi energetici (collaudo di impianti). Esercitazioni: modellazione e analisi del comportamento dinamico di componenti e sistemi energetici mediante software Simscape.
Il corso (6 CFU) è strutturato in una attività teorica applicata completata dalla redazione di book delle esercitazioni da predisporre durante il corso sotto la guida del docente. Gli argomenti affrontati risultano i seguenti: La normativa di riferimento relativa alla gestione dei rifiuti (D.Lgs 152/06 e s.m.i.). Classificazione e proprietà dei rifiuti. Classificazione secondo gli attuali dettami normativi. Produzione e composizione dei rifiuti in funzione della loro origine. Proprietà dei rifiuti: chimiche, fisiche e biologiche. Recupero/Riciclaggio dei rifiuti non pericolosi. La frazione combustibile dei rifiuti. Impianti di selezione e recupero. Movimentazione, triturazione e separazione binaria. Separatori vibranti, rotanti, classificatori ad aria e magnetici. Trasformazione biologica della frazione organica dei rifiuti. Degradazione aerobica ed anaerobica della frazione organica dei rifiuti. Compostaggio e/o stabilizzazione aerobica: Pretrattamento meccanico. Fermentazione. Aspetti igienico-sanitari. Tecniche e processi di trattamento. Processi di digestione anaerobica della frazione organica di rifiuti: Tecnologie ad alta e bassa concentrazione dei solidi. Tecnologie combinate di digestione anaerobica ad alta concentrazione di solidi e compostaggio della frazione organica di rifiuti. Combustione rifiuti: Richiami legislativi. Richiami di termodinamica relativi alla combustione e al recupero energetico e caratteristiche del vapore saturo e surriscaldato. La termodistruzione dei rifiuti: generalità e richiami legislativi. Fasi della combustione Analisi dei combustibili, calcolo del potere calorifico dei rifiuti. Incenerimento dei rifiuti solidi: i forni di incenerimento dei rifiuti, progettazione delle unità di accettazione e accumulo dei rifiuti, e della camera di combustione primaria e/o secondaria. Le unità di abbattimento degli inquinanti gassosi. La rimozione degli NOx. I residui della combustione (solidi, liquidi e gassosi). Le unità costituenti il recupero energetico. La progettazione delle unità di abbattimento delle emissioni gassose (scrubber, cicloni, filtri a maniche, torri ad umido e filtri a carbone attivo). Residui solidi dell’incenerimento: Scorie, ceneri da caldaia e ceneri volanti. Stabilizzazione – Meccanismi di S/S. Tecnologie di S/S. Vetrificazione. Tecniche innovative della combustione rifiuti: I processi e le tecnologie di pirolisi e dissociazione molecolare dei rifiuti solidi. I processi e le tecnologie di gasificazione dei rifiuti solidi.
Introduzione e panoramica del corso; nozioni di base sulla struttura atomica e nucleare; energie di legame; stabilità nucleare; principali modalità di decadimento nucleare; energia del decadimento delle particelle alfa; energia di decadimenti beta, emissioni gamma, conversione interna, cattura di elettroni; Equazioni di Bates - decadimento singolo; Attività specifica; Le equazioni di Bates - decadimento in serie; interazioni di radiazioni, ioni pesanti, equazione di Bethe-Bloch; tipi di campo di radiazione; sorgenti di radiazioni naturali e artificiali; caratteristiche e norme del campo di riferimento/calibrazione; correzioni di dispersione, cono d'ombra e variazione di distanza; sorgenti di radionuclidi; acceleratori; generalità dei rivelatori (efficienza intrinseca e geometrica); modalità operative (corrente, integrazione, impulso); camere di ionizzazione (modalità di integrazione, corrente e impulso); formazione e raccolta del segnale; contatori proporzionali; formazione del segnale e parametri operativi; operazione e acquisizione dati; scintillatori; principi operativi (materiali organici ed inorganici); spettroscopia gamma (picco di energia completo, regioni Compton singole/multiple); spettroscopia gamma (fotoni di annichilazione, raggi X, Bremsstrahlung); analisi degli spettri gamma provenienti da varie fonti (spettri scintillatori inorganici e organici); Interazioni nucleari utilizzate nella rilevazione neutronica; generalità di rivelazione neutronica; contatori proporzionali BF3 e He-3 per neutroni; risoluzione, effetti parete spettro impulso; rivelatori di fissione, rivelatori rivestiti di boro; spettrometria neutronica vs spettroscopia fotone, rilevatori sandwich; rivelatori di rinculo protonico; sistemi basati sulla moderazione, rilevatori in-core autoalimentati, rilevatori di attivazione, rilevatori di criticità; concetti di base dell'elettronica nucleare; rivelatori di semiconduttori: elettronica di diodi PN, rilevamento; sistemi di rilevamento per la sicurezza; misurazione dell'altopiano di risposta e caratteristiche dei tempi morti; Contatori Geiger-Muller; analisi dei dati: statistiche di Poisson, test di Chi quadrato; Rivelatori per il monitoraggio di contaminazione RN in caso di eventi non convenzionali.
Classificazione e proprietà chimico-fisiche degli inquinanti, Trasformazioni degli inquinanti nel sottosuolo. Trasformazioni fisiche: adsorbimento, ripartizione acqua-suolo, fenomeni di volatilizzazione. Trasformazioni chimiche biotiche:e abiotiche. Trasporto degli inquinanti nel sottosuolo: Ciclo idrogeologico, Il suolo e il suo profilo verticale, Parametri fisici del suolo. Trasporto degli inquinanti in atmosfera . Estensione e struttura dell’atmosfera, Composizione dell’aria, Principali parametri fisici (temperatura, pressione, umidità, radiazione solare), Il bilancio energetico, Principali inquinanti e sorgenti di inquinamento, Scale spaziali e temporali dei processi atmosferici, Definizione di Strato Limite Atmosferico (SLA), La stabilità atmosferica e le classi di stabilità, Le inversioni termiche: andamento giorno-notte, Il vento (circolazione globale e locale), La deposizione (secca, umida) Fenomeni di trasporto in atmosfera: Campo fluidodinamico, Trasporto e dispersione del contaminante in atmosfera , Soluzioni dell’equazione di diffusione (analitiche e numeriche), Modelli di qualità dell’aria (deterministici e stocastici) Trasporto in atmosfera dal sottosuolo: Principali parametri caratteristici degli ambienti aperti e confinati. Migrazione da suolo saturo e insaturo in ambienti aperti (outdoor). Migrazione da suolo saturo e insaturo in ambienti confinati (indoor). Applicazioni:Dispersione degli inquinati in atmosfera: applicazione del modello Screenview Trasformazioni degli inquinanti in atmosfera Processi di ricaduta degli inquinanti: ricaduta secca e ricaduta umida di inquinanti gassosi e particolato ; modelli previsionali per la stima dei tassi di ricaduta. Processi fotochimici: inquinanti primari e secondari, processi fotochimici tra ossidi di azoto ed idrocarburi, formazione di ozono troposferico, eventi di inquinamento fotochimico. Esercitazioni: Dispersione degli inquinanti in atmosfera: applicazione dei modelli di ricaduta degli inquinanti. Valutazione di impatto ambientale (VIA): Definizione di concetti base e campo di applicazione della valutazione di impatto ambientale. Legislazione, studio di impatto ambientale, presentazione dei punti in cui si articola uno studio di impatto ambientale, identificazione degli impatti significativi, stima degli impatti, incertezza delle previsioni, valutazione tecnica degli impatti, le componenti della qualità ambientale, indicatori ambientali, criteri di accettabilità degli impatti indotti. Analisi di rischio applicata ai siti contaminati.
Il programma è suddiviso in due parti, una di carattere generale e una più specifica orientata alla applicazione dei concetti di sostenibilità ed economia circolare al settore del fotovoltaico. Parte prima (generale) – Economia circolare e fotovoltaico 1.Gli organismi internazionali e i vincoli climatici 2.Climate Change. Decarbonizzazione. Accordo di Parigi 3. Imprese e sostenibilità. Esternalità. Applicazione alle RES 4.Quadro normativo e regolatorio 5. Tecnologie fotovoltaiche emergenti. Settori applicativi 6. Impatto del fotovoltaico sul mercato elettrico
