Obiettivi formativi
Obiettivo del Modulo è lo studio delle interazioni tra l'ambiente ed i sistemi per la conversione dell’energia, con particolare riferimento ai fenomeni di inquinamento (chimico e termico) ed all'impatto ambientale relativo ai sistemi energetici.
Conoscenze e capacità di comprendere:
Alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di conoscere i principali problemi e le principali soluzioni oggi adottate per ridurre l'impatto ambientale derivante dai processi di generazione ed utilizzo dell'energia. Dovrà inoltre acquisire le conoscenze relative alla valutazione delle emissioni inquinanti degli impianti motori primi attraverso i parametri e le relative unità di misura impiegati per quantificare tali aspetti. Dovrà quindi conoscere i problemi, i limiti, i vantaggi e gli svantaggi legati alle soluzioni attuali per ridurre gli impatti a parità di risultato, ovvero con riferimento alla quantità di energia generata.
Competenze:
Lo studente dovrà essere in grado di valutare in maniera qualitativa e quantitativa le principali cause di impatto sull'ambiente derivante dai processi di generazione dell'energia tenendo conto dell'effetto utile finale, ovvero della quantità di energia generata ed utilizzata.
Autonomia di giudizio:
Lo studente dovrà possedere gli strumenti e le conoscenze necessarie per valutare e confrontare in maniera critica soluzioni diverse per la generazione di energia, con particolare riferimento agli impianti a combustibili fossili ed alle alternative attualmente possibili.
Capacità comunicative:
Lo studente dovrà possedere gli strumenti necessari per presentare in maniera efficace valutazioni e confronti di sistemi diversi per la generazione e l'utilizzo dell'energia con particolare riferimento agli impatti da essi causati sull'ambiente.
Capacità di apprendimento:
Lo studente dovrà esse in grado, attraverso l'acquisizione di informazioni e dati tecnici sui sistemi oggetto di studio, di mantenere aggiornate le proprie conoscenze e competenze in merito alle soluzioni proposte e/o applicate per la generazione di energia ed ai relativi impatti sull'ambiente.
Prerequisiti
La frequenza al corso richiede le conoscenze fornite dai corsi di Fisica Tecnica e di Macchine e/o Sistemi Energetici.
Contenuti dell'insegnamento
Aspetti generali. Richiami sulle macchine e sugli impianti. Richiami sulle fonti energetiche. Processi di conversione dell'energia. Trasformazioni energetiche negli impianti motori primi: rendimenti, consumo specifico di combustibile ed emissioni specifiche. Generalità sui fenomeni di inquinamento chimico e termico. Misura delle concentrazioni inquinanti. Cenni al sistema ambiente ed ai suoi comparti (idrosfera, atmosfera, geosfera). Cenni di meteorologia. Processi di combustione. Combustibili e loro caratteristiche. Impianti a vapore: combustibili, sistemi di combustione, soluzioni per ridurre la formazione delle emissioni. Sistemi di post-trattamento dei gas di scarico. Turbine a gas: combustibili, sistemi di combustione, soluzioni per ridurre la formazione delle emissioni. Sistemi di post-trattamento dei gas di scarico. Motori a combustione Interna: processi di combustione nei MCI ad accensione comandata e Diesel, sistemi e dispositivi per il controllo della carica e del processo di combustione. Emissioni inquinanti dei motori ad accensione comandata e Diesel: soluzioni per ridurre la formazione delle emissioni e sistemi di post-trattamento dei gas di scarico. Impianti per lo sfruttamento di altre fonti energetiche e relativo impatto ambientale. Strumenti e metodologie di misura delle emissioni. Normativa nazionale ed internazionale.
Programma esteso
Aspetti generali. Richiami sulle macchine e sugli impianti. Richiami sulle fonti energetiche. Processi di conversione dell'energia. Trasformazioni energetiche negli impianti motori primi: rendimenti, consumo specifico di combustibile ed emissioni specifiche. Generalità sui fenomeni di inquinamento chimico e termico. Misura delle concentrazioni inquinanti. Cenni al sistema ambiente ed ai suoi comparti (idrosfera, atmosfera, geosfera). Cenni di meteorologia. Processi di combustione. Combustibili e loro caratteristiche. Impianti a vapore: combustibili, sistemi di combustione, soluzioni per ridurre la formazione delle emissioni. Sistemi di post-trattamento dei gas di scarico. Turbine a gas: combustibili, sistemi di combustione, soluzioni per ridurre la formazione delle emissioni. Sistemi di post-trattamento dei gas di scarico. Motori a combustione Interna: processi di combustione nei MCI ad accensione comandata e Diesel, sistemi e dispositivi per il controllo della carica e del processo di combustione. Emissioni inquinanti dei motori ad accensione comandata e Diesel: soluzioni per ridurre la formazione delle emissioni e sistemi di post-trattamento dei gas di scarico. Impianti per lo sfruttamento di altre fonti energetiche e relativo impatto ambientale. Strumenti e metodologie di misura delle emissioni. Normativa nazionale ed internazionale.
Bibliografia
M.Bianchi, A.De Pascale, A.Gambarotta, A.Peretto – “Sistemi energetici - Impatto ambientale” - vol.3, pp.1-544, ISBN 88-371-1754-X, Pitagora Editrice, Bologna, 2008.
S.Turns, “An introduction to Combustion. Concepts and Applications”, McGraw-Hill, New York, 1996
K.Owen, T.Coley, "Automotive Fuels Reference Handbook", SAE, 1995
R. Vismara, "Ecologia Applicata", Hoepli, 1992
M.L.Davis, D.A.Cornwell, "Introduction to Environmental Engineering", McGraw-Hill Int.Ed., 1991
P. A.Vesilind, J.J.Peirce, R.Weiner, "Environmental Engineering", Butterworth Publishers, 1988
A.H.Lefebvre, "Gas Turbine Combustion", McGraw-Hill, 1983
I.Glassman, "Combustion", Academic Press, 1977J.B.Edwards, "Combustion: the formation and emission of trace species", Ann Arbor Science, 1974 Ulteriore materiale didattico è a disposizione sul portale "Web LEArning in Ateneo" (lea.unipr.it), ove è disponibile copia delle slides utilizzate durante il corso.
Metodi didattici
Nel corso delle lezioni verranno approfondite le problematiche generali connesse con i processi di conversione dell'energia e con i relativi impatti sull'ambiente. Il corso sarà affiancato da esercitazioni finalizzate alla valutazione quantitativa delle emissioni e delle cause di impatto derivanti dai processi di conversione dell'energia nonché da visite tecniche presso impianti e da seminari su temi specifici trattati da specialisti del settore.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell'apprendimento si realizza attraverso un colloquio orale basato su domande teoriche e sull'applicazione della teoria a problemi anche originali: saranno valutate in particolare la capacità critica, la proprietà di esposizione e la capacità di correlare gli argomenti trattati.
Altre informazioni
E' vivamente consigliata la frequenza alle lezioni del corso.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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