«La civiltà moderna è figlia del petrolio, offrendo questo all umanità l energia solare nella sua forma più concentrata; ovvero, in una forma che è stata accumulata nel corso di molti secoli. L uomo moderno lo usa con smania crescente e incauta prodigalità per la conquista del mondo [ ] ed è questa oggi la maggior fonte di energia e ricchezza. La terra ne racchiude ancora grandi quantità, ma il petrolio non è inesauribile. Il problema del futuro inizia a coinvolgerci. L energia solare fossile è davvero l unica che possiamo utilizzare nella nostra vita e civilità moderna? È questa la questione. Se alla nostra civiltà, nera e nervosa, basata sul petrolio, seguirà una civiltà più tranquilla, basata sull utlizzazione dell energia solare, ciò non recherà danno al progresso ed alla felicità dell umanità.»
«La civiltà moderna è figlia del carbone, offrendo questo all umanità l energia solare nella sua forma più concentrata; ovvero, in una forma che è stata accumulata nel corso di molti secoli. L uomo moderno lo usa con smania crescente e incauta prodigalità per la conquista del mondo [ ] ed è questa oggi la maggior fonte di energia e ricchezza. La terra ne racchiude ancora grandi quantità, ma il carbone non è inesauribile. Il problema del futuro inizia a coinvolgerci. L energia solare fossile è davvero l unica che possiamo utilizzare nella nostra vita e civilità moderna? È questa la questione. Se alla nostra civiltà, nera e nervosa, basata sul carbone, seguirà una civiltà più tranquilla, basata sull utlizzazione dell energia solare, ciò non recherà danno al progresso ed alla felicità dell umanità. Giacomo Ciamician, 1906»
Università degli Studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Industriale Lezione tipo: Energia Solare Università di Trieste, Porte Aperte 17 ottobre 2013 Vanni Lughi Dipartimento di Ingegneria e Architettura, Università di Trieste vlughi@units.it
L utilizzo dell energia può essere molto diverso - Paesi in via di sviluppo -
Need for carbon-free energy sources Global temperature seems to be raising Moberg et al., Nature 433 (2005)
Need for carbon-free energy sources Moberg et al., Nature 433 (2005)
Necessità di produrre energia ma di ridurre la CO2 La temperatura media cresce?
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Una prova del riscaldamento globale???
Necessità di produrre energia ma di ridurre la CO2 Motivazioni economiche!
Come ridurre l emissione di CO 2? International Energy Agency, World Energy Outlook Nuove fonti, nuovi utilizzi, efficienza Nuove tecnologie - ruolo chiave dell ingegneria industriale -
Come ridurre l emissione di CO 2? -Un esempio: Mezzi di trasporto - International Energy Agency, World Energy Outlook
EROEI Energy Return on Energy Invested EROEI = Energia fornita dal sistema nell arco della sua vita Energia spesa per mettere in opera il sistema Hydro 100.0 Coal 80.0 Oil imports 1990 35.0 World oil production 35.0 Oil and gas 1970 30.0 Oil production 20.0 Wind 18.0 Oil imports 2005 18.0 Oil and gas 2005 14.5 Oil imports 2007 12.0 Nuclear 10.0 Natural gas 2005 10.0 Oil discoveries 8.0 Photovoltaic 6.8 Ethanol sugarcane 5.0 Shale oil 5.0 Bitumen tar sands 3.0 Solar flat plate 1.9 Solar collector 1.6 Ethanol corn 1.3
Filiera dell energia - generale Produzione Trasporto Stoccaggio Distribuzione Utilizzo
Filiera dell energia - attuale
[Richard Perez]
Risorse Energetiche Alternative Produzione da fonti rinnovabili in Italia Impianti a biomassa Fotovoltaico Eolico Geotermico Idroelettrico
Risorse Energetiche Alternative Allen Barnett
Filiera dell energia - attuale
Filiera dell energia solare futuro? Produzione Fotovoltaico Elettrolisi dell acqua Solare termodinamico Biocombustibili Solare termico Rete elettrica Accumulatori Meccanica Automazione Energetica Fuel Cells Gestionale Elettrica Chimica Processo Materiali Stoccaggio, Trasporto e Distribuzione (elettricità) Stoccaggio, Trasporto, Riconversione (idrogeno) Trasporto (calore) brevi distanze Trasporto (combustibile) Utilizzo
Fotovoltaico Conversione diretta di energia solare (gratis) in energia elettrica
Fotovoltaico
Celle solari Concetto Base -+
Effetto Fotovoltaico 1. Assorbimento della radiazione solare Generazione di portatori di carica + - 2. Estrazione dei portatori di carica Energia Energia elettrica Efficienza massima possibile: 30% (300 watt per metro quadro)
Solare Fotovoltaico a Concentrazione In principio l efficienza della cella è maggiore sotto concentrazione Richiede un sistema di puntamento Richiede un sistema di raffreddamento LENTE CELLA FOTOVOLTAICA
Solare Termodinamico In principio l efficienza complessiva è maggiore Richiede un sistema di puntamento Motore Stirling Termodinamico
Effetto Fotovoltaico 1. Assorbimento della radiazione solare Generazione di portatori di carica + - 2. Estrazione dei portatori di carica Energia Energia elettrica Efficienza massima possibile: 30% (300 watt per metro quadro)
Superare il limite massimo di efficienza: Celle a Multigiunzione Efficienza record > 42% Estremamente complesse e costose
Nanostrutture: Progettare nuovi materiali a tavolino
Cella a Combustibile - Funzionamento e - e - H 2 H + O 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 -> 2H + + 2e - H + H + H + 0 2 + 2H + + 2e - -> H 2 O O 2 O 2 O 2 O 2 Anodo Catodo Reazione complessiva: 2H 2 + 0 2 -> H 2 O
Prototipo cella: ingegneria meccanica
Turbine
Engine Materials Titanium Nickel Steel Aluminium Composites
Turbine Cooling Single pass Cooling air Multi-pass Thermal Barrier Coating
Grazie e in bocca al lupo!
COMPR RGIBBS Dal combustibile all energia Ingegneria Meccanica Ingegneria Gestionale Ingegneria Elettrica Produzione Disrtibuzione AIR Conservazione trasporto NATURAL GAS Siemens Westinghouse POWER TENSION TURBINE COMP GENERATOR RECUPERATOR WATER HES Progettazione EXHAUST Progetto processo di produzione Ingegneria Chimica Ingegneria dei Materiali Costruzione Ingegneria Automatica
Celle a combustibile per il telefono cellulare
Fuel cells for applicazioni domestiche
GM fuel cell per automobile
BMW
Trasporto pubblico
Stazioni per rifornimento di idrogeno BP, Singapore PA110008.JPG (303 KB) Shell, Washington, DC, USA
Engine Materials Titanium Nickel Steel Aluminium Composites
Turbine Cooling Single pass Cooling air Multi-pass Thermal Barrier Coating
L Ingegneria Industriale costituisce un vasto settore interdisciplinare : compito dell ingegnere industriale: progettazione, della costruzione e la gestione di macchine, impianti e processi.
Laurea triennale 3 anni 20 Esami 180 Crediti Lauree Magistrali Ing. Meccanica Ing. Elettrica e dell Automazione Industriale Ing. di Processo e dei Materiali
I Anno Analisi matematica I, Fisica generale I, Geometria, Chimica Fondamenti di Informatica, Inglese, Scienza e Tecnologia dei materiali Laurea triennale II Anno Analisi matem. II, Fisica gener. II, Meccanica Razionale, Analisi Numerica Fisica tecnica, Fondamenti di Automatica, Elettrotecnica III Anno Scienza delle costruzioni, Disegno di Macchine, Mecc. Applicata alle Macchine, XXXX, XXXX, XXXX, A scelta (12 CFU) Prova finale
http://vtr2006.cineca.it/php4/vtr_ranking.php Medie Strutture Ing Industriale e dell Informazione Univ. TRIESTE Univ. Brescia Sec. Univ. Napoli Univ. Pavia Scienze della Terra Univ. Padova Univ. Parma Univ. Pisa Univ. TRIESTE Sc. & Tecn. dei nano/microsistemi Univ. TRIESTE Univ. Bologna INSTM Elettra Sincrotr.
Provincia Su 100 assunzioni, quanti sono ingegneri? Assunzione di ingegneri ogni 100 laureati Trieste Udine Pordenone Gorizia 30.8% 19.4% 20.4% 10.7% 30.7% 31.1% 34.4% 23.7%