INSEGNAMENTO: PROGETTAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI

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1 FACOLTA : INGEGNERIA CORSO DI LAUREA: INGEGNERIA INDUSTRIALE INSEGNAMENTO: PROGETTAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI CFU: 9 NOME DOCENTE: LUCA CIOCCOLANTI indirizzo luca.cioccolanti@uniecampus.it SI RICORDA AGLI STUDENTI CHE IN BASE ALLA COMUNICAZIONE DI SEGRETERIA DEL 12/12/2013, I DOCENTI SONO CONTATTABILI ATTRAVERSO IL SISTEMA DI MESSAGGISTICA DELLA PIATTAFORMA. orario ricevimento on line: Lunedì dalle alle Il docente è a disposizione per il ricevimento frontale degli studenti in occasione delle sessioni di esami previste a Roma e Novedrate. RISULTATI DI APPRENDIMENTO DELL INSEGNAMENTO L insegnamento ha l obiettivo di far conseguire allo studente i seguenti risultati di apprendimento -apprendere le nozioni di base relativamente ai più diffusi sistemi energetici -comparare i diversi sistemi energetici sulla base delle loro caratteristiche operative -realizzare le scelte più vantaggiose nell ambito della progettazione dei sistemi energetici 1. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione a. Conoscenza delle principali tipologie di diagrammi termodinamici utilizzati per lo studio dei sistemi di conversione dell energia b. Conoscenza delle modalità di funzionamento e valutazione dei principali parametri prestazionali dei più diffusi sistemi energetici c. Conoscenza dei principi fondamentali alla base degli impianti termici per la co-trigenerazione d. Conoscenza delle modalità di funzionamento e valutazione dei principali parametri prestazionali degli impianti co-trigenerativi 2. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione applicate a. Capacità di leggere, interpretare e comprendere lo schema di layout relativo alle principali tipologie di impianti di conversione dell energia b. Capacità di rappresentare sui diagrammi termodinamici il ciclo di funzionamento delle principali tipologie di impianti per la conversione dell energia

2 c. Capacità di identificare e valutare l influenza esercitata dai principali parametri termodinamici di ciclo sulle prestazioni degli impianti di conversione dell energia d. Capacità di formulare un adeguata valutazione al fine di operare le scelte più vantaggiose nell ambito della progettazione dei sistemi energetici. 3. Con riferimento all autonomia di giudizio a. Capacità di valutare e comparare autonomamente le soluzioni ingegneristiche di un problema di limitata complessità 4. Con riferimento alle abilità comunicativa a. Padronanza degli argomenti trattati b. Capacità di comunicare efficacemente mediante l utilizzo di un lessico appropriato in forma scritta e/o orale 5. Con riferimento all abilità ad apprendere: a. Capacità di catalogare, schematizzare e rielaborare differenti sistemi energetici b. Identificare l applicabilità di differenti sistemi energetici al contesto oggetto di analisi CONTENUTI DELL INSEGNAMENTO: Il corso è articolato essenzialmente in due parti: - la prima parte, di natura teorica, approfondisce le caratteristiche principali dei più diffusi sistemi energetici tradizionali e delle loro varianti. Vengono introdotte anche alcune tecnologie per la produzione combinata di energia elettrica e calore di piccola taglia oltre che una serie di tecnologie più innovative. - la seconda parte del corso, di natura più applicativa, prevede l analisi e lo svolgimento di una serie di esercitazioni utili anche ai fini della preparazione della prova scritta. Vengono forniti gli strumenti e la metodologia necessari per eseguire una valutazione di prefattibilità relativamente all introduzione di impianti di co-trigenerazione in ambito civile, terziario ed industriale. Più nel dettaglio il corso è caratterizzato dai seguenti nuclei tematici: - Introduzione: introduzione al corso, conoscenze di base dei gas perfetti e del processo di combustione - I sistemi turbogas: il ciclo di Brayton-Joule, i principali componenti delle turbine a gas (compressore, camera di combustione, turbina), prestazioni delle turbine a gas, influenza delle condizioni esterne sulle condizioni operative, le altre varianti di ciclo, esercitazione - I gruppi a vapore: il ciclo Rankine, il ciclo Hirn, il ciclo rigenerativo, il principio di funzionamento di un impianto a vapore e sue prestazioni, il generatore di vapore, il condensatore, la regolazione degli impianti a vapore, esercitazione - I cicli combinati: introduzione, il rendimento dei cicli combinati, lo scambio termico in una caldaia a recupero e i principali aspetti progettuali, assetti dei ciclo a recupero, prestazioni e regolazione dei cicli combinati, il costo dell energia elettrica nelle centrali termoelettriche, altri assetti dei cicli combinati, il ripotenziamento, prestazioni dei gruppi ripotenziati - Le altre varianti di ciclo: i cicli misti gas-vapore, i cicli ibridi, i cicli IGCC, i cicli PFBC

3 - I gruppi cogenerativi: le turbine a gas e la cogenerazione, le turbine a vapore e la cogenerazione, i cicli combinati e la cogenerazione, i motori a combustione interna e la cogenerazione, esercitazione - Le tecnologie per la mini e micro-cogenerazione: le celle a combustibile, le microturbine, la macchina di Stirling, i sistemi termofotovoltaici, i sistemi a effetto termoelettrico - La trigenerazione: introduzione, le macchine ad assorbimento, gestione di un impianto di trigenerazione - Analisi di pre-fattibilità degli impianti di tri-cogenerazione: introduzione, concetti generali, cessione dell energia elettrica, esercitazioni. EVENTUALI PROPEDEUTICITA CONSIGLIATE: Sebbene non esistano propedeuticità, lo studente dovrebbe essere già a conoscenza del funzionamento delle macchine attraverso lo studio del corso di Macchine e Sistemi Energetici o similari. MODALITA DI SVOLGIMENTO ESAME: Le modalità d esame sono descritte sul Regolamento per lo svolgimento degli esami di profitto consultabile sul sito dell ateneo. Regolamento per lo svolgimento degli esami di profitto METODI DI ACCERTAMENTO DEI RISULTATI DI APPRENDIMENTO E MODALITA DI VALUTAZIONE: 1. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione - Verrà valutata principalmente sulla base delle risposte alle domande a risposta aperta e chiusa e in parte sulla base dello svolgimento degli eventuali esercizi 2. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione applicate - Verrà valutata sulla base della prova scritta sia in base alle risposte alle domande a risposta aperta che in base allo svolgimento degli eventuali esercizi 3. Con riferimento all autonomia di giudizio - Verrà valutata sulla base della prova scritta e/o tramite la discussione di eventuali esercitazioni in itinere 4. Con riferimento alle abilità comunicativa - Sarà valutata sulla base delle risposte a domande a risposta aperta o in caso di eventuale prova orale e della proprietà di linguaggio tecnico adoperato 5. Con riferimento all abilità di apprendere: - Potrà essere valutata sulla base delle domande a risposta aperta/eventuali esercizi, e/o in caso di prova orale BIBLIOGRAFIA: Le dispense del corso sono esaustive ai fine della preparazione. Per approfondimenti teorici si consigliano i seguenti testi: Giovanni Lozza, Turbine a gas e cicli combinati, Società Editrice Esculapio, 2016 Giorgio Negri di Montenergro, Michele Bianchi, Antonio Peretto, Sistemi Energetici e macchine a fluido 1, Pitagora Editrice Bologna, 2009

4 Macchi, Campanari, Silva, La microcogenerazione a gas naturale, Polipress, 2005 Michele Bianchi, Francesco Melino, Antonio Peretto, Sistemi Energetici Complementi 2, Pitagora Editrice Bologna, 2009 ATTIVITA DI DIDATTICA EROGATIVA E INTERATTIVA: Le attività didattiche erogative previste nel corso sono: Video/audio-lezioni tenute dal docente, in cui vengono presentati e approfonditi alcuni fra gli argomenti principali del corso Lezioni online (Webinar), tenute dal docente presso l Aula Virtuale, durante le quali saranno presentati ed approfonditi alcuni argomenti del corso Le attività interattive, che prevedono un feedback da parte del docente, sono: Domande aperte e quiz a risposta multipla in itinere, proposti come ripasso guidato allo studio Esercizi ed esercitazioni in itinere, proposti come strumenti per fissare gli argomenti ed acquisire capacità di comprensione applicate Lezioni online (Webinar), tenute dal docente presso l Aula Virtuale, durante le quali possono essere chiariti eventuali dubbi dello studente Le risposte alle domande e le soluzioni degli esercizi proposti vanno consegnate tramite e- portfolio in sufficiente anticipo rispetto alla data di esame in modo tale che il docente abbia la possibilità di revisionarle e fornire spunti utili allo studente per lo studio e il ripasso dei vari argomenti. Si consiglia di informare il docente tramite sistema di messaggistica ogni volta che si carica un documento nell eportfolio. Il docente invierà il giudizio sulle domande/esercizi svolti su eportfolio o tramite sistema di messaggistica nel caso fossero necessarie indicazioni dettagliate o vengano riscontrati importanti errori nell esecuzione. Gli esercizi, le esercitazioni e i quiz svolti hanno la funzione di accompagnamento allo studio e non hanno valore ai fini del giudizio dell esame. Saranno previste, invece, prove in itinere facoltative consistenti in una prova a quiz ed una esercitazione che concorreranno alla valutazione finale della prova d esame qualora questa fosse uguale o superiore a 18/30 per un punteggio extra massimo di 3 così ripartito: 1 per la prova a quiz completamente corretta e 0 in caso di uno o più errori; 2 per l esercitazione corretta, 1 in caso di esercitazione parzialmente corretta e 0 in caso di esercitazione errata. Il corso prevede cicli periodici di aule virtuali sugli argomenti più rilevanti del corso. Il docente periodicamente fisserà un ciclo di incontri, il cui calendario e contenuti, oltre che disponibile nella sezione Webinar del portale, sarà comunicato al coordinatore dei TOL di facoltà, che a sua volta si occuperà di informare TOL e studenti. CONSIGLI DEL DOCENTE: Per la preparazione alla prova di esame, si consiglia di svolgere con attenzione le esercitazioni proposte, in quanto utili agli studenti come strumento di autovalutazione e di

5 ripasso. Solo dopo aver completato lo studio, si consiglia di visionare il set di domande messe a disposizione dal docente tra i Supporti Didattici del corso. Per sostenere l esame è obbligatorio completare la preparazione scaricando tutto il materiale disponibile sulla piattaforma. Si consiglia di ascoltare con attenzione le audio lezioni contenute nel corso. Consultare la sezione FAQ della scheda del docente in piattaforma. Per eventuali chiarimenti, contattare il docente in anticipo rispetto alla data dell esame attraverso il sistema di messaggistica e mediante l ufficio virtuale.