Obiettivi formativi
Il Corso fornisce gli strumenti interpretativi necessari alla comprensione del problema energetico e alla valutazione delle sue possibili soluzioni. In particolare, viene evidenziata la fisica alla base dei processi di produzione di energia rinnovabile.
Prerequisiti
I corsi di base dei primi due anni della laurea triennale
Contenuti dell'insegnamento
Il problema energetico è centrale per il presente ed il futuro delle attività umane. Il controllo dello sfruttamento delle risorse energetiche e la riduzione dell’impatto ambientale, conseguente al loro uso, non sono soltanto questioni contingenti di carattere politico-economico, ma rappresentano soprattutto una sfida e un’impresa scientifica-tecnologica i cui obiettivi strategici possono essere raggiunti con azioni complesse, volte da un lato all’aumento dell’efficienza della produzione e dell’uso dell’energia e, dall’altro, allo sfruttamento e alla introduzione di energie rinnovabili e di nuove tecnologie. Diventa perciò necessaria una conoscenza sempre più mirata delle fonti di energia sia classiche (fossili) che innovative (rinnovabili). L’obiettivo del Corso è quello di fornire una base metodologica nel settore dell’utilizzazione delle risorse energetiche e delle tecniche per controllare l’impatto ambientale dei sistemi energetici mostrando come effettuare un uso razionale dell’energia ed implementare sistemi e tecnologie sostenibili.
Programma esteso
ENERGIA E SOSTENIBILITÀ: Origini e significato del concetto di sostenibilità, Sostenibilità energetica
L’ENERGIA E LE SUE FONTI: Il concetto di energia, Definizione e forme di energia, Fonti primarie e secondarie di energia, Fonti energetiche convenzionali e alternative, Fonti rinnovabili e non rinnovabili, Equilibrio energetico - azioni antropiche.
LE FONTI FOSSILI: Il petrolio - Il gas naturale - Il carbone - Confronto tra i costi delle fonti fossili.
IL NUCLEARE: La fusione nucleare - La fissione nucleare: vantaggi e svantaggi - I reattori a fissione di terza e di quarta generazione - Costi dell’energia prodotta da fonte nucleare.
LE FONTI RINNOVABILI: Definizione di energia rinnovabile, Energia da fonti rinnovabili classiche
Energia idroelettrica - Vantaggi e Svantaggi dell’idroelettrico - Costi dell’energia prodotta da fonte idroelettrica
Energia geotermica - Vantaggi e Svantaggi del geotermico - Costi dell’energia prodotta da fonte geotermica
Energia eolica - Vantaggi e Svantaggi dell’eolico - Costi dell’energia prodotta da fonte eolica.
Biomasse
Tecnologie di conversione delle biomasse - Processi di conversione termochimica - La combustione diretta e co‐combustione (cofiring) - Carbonizzazione - Gassificazione - Pirolisi - Processi di conversione biochimica - Digestione aerobica e anaerobica - Fermentazione alcoolica - Estrazione di oli vegetali e produzione di biodiesel- Steam explosion – Potenzialità, vantaggi e svantaggi nell’utilizzazione delle biomasse a scopi energetici - Costi dell’energia prodotta da biomasse.
Energia solare - Equilibrio Terra-Sole - Effetto serra.
Solare fotovoltaico - Descrizione della tecnologia fotovoltaica - La cella fotovoltaica - Le diverse tecnologie a confronto - Il sistema di condizionamento e controllo della potenza - La producibilità elettrica da fotovoltaico - Vantaggi e Svantaggi del fotovoltaico - Costi dell’energia prodotta mediante tecnologia fotovoltaica.
Energia solare: Solare termico a bassa temperatura - Vantaggi e Svantaggi del solare termico a bassa temperatura - Costi dell’energia prodotta da solare termico a bassa temperatura.
Energia solare: Energia solare termodinamica a concentrazione - Il concetto - Tecnologie di captazione dell’energia solare - Sistemi a collettori parabolici lineari (Parabolic Trough) - Sistemi a collettori lineari Fresnel (Linear Fresnel Reflector)- Sistemi a torre centrale (Solar Tower) - Sistemi a collettori parabolici circolari (Dish Stirling) - Costi della tecnologia solare termodinamica.
FONTI RINNOVABILI DEL FUTURO: Uno sguardo alle più promettenti innovazioni delle tecnologie di conversione - Energia marina - Lo sviluppo tecnologico e il potenziale energetico relativo all’energia marina - Energia osmotica (gradiente salino) - Energia mareomotrice - Energia dalle variazioni (intervalli) di marea - Costi - Energia dalle correnti di marea - Costi - Energia dalle correnti marine - Costi - Energia dal moto ondoso - Costi- Energia talassotermica.
Bibliografia
Appunti dalle lezioni
DJC. MacKay, Sustainable Energy - without the hot air; UIT Cambridge, ISBN: 978-1-906860-01-1 (scaricabile e consultabile gratuitamente su http://www.withouthotair.com/)
C. Julian Chen, Physics of Solar Energy, ed. Wiley, ISBN: 978-0-470-64780-6
Twidell & Weir, Renewable energy resources, ed. Taylor and Francis, ISBN: 978-0-419-25320-4
Metodi didattici
Lezioni in aula arricchite con applicazioni ed esercizi.
Modalità verifica apprendimento
Le valutazioni formative sono intese a rilevare l'efficacia dei processi di apprendimento e d'insegnamento nei confronti dei contenuti presentati a lezione. Sarà valutata positivamente la presenza dello studente alle lezioni in aula, la sua partecipazione alle esercitazioni e approfondimenti che verranno proposti sia da un punto di vista partecipativo che da un punto di vista propositivo.
Le valutazioni certificative (esame orale) saranno finalizzate a valutare e quantificare con un voto, il conseguimento degli obiettivi dei corsi e dei relativi C.F.U., certificando il grado di preparazione individuale dello studente. In particolare sarà valutata la conoscenza generale e particolare degli argomenti trattati a lezione con particolare attenzione al grado di elaborazione e di approfondimento delle nozioni apprese.
Gli esami di profitto potranno svolgersi esclusivamente nei periodi a ciò dedicati (sessioni d’esame).
Altre informazioni
Possibilità di ampliamento del programma in base alle esigenze specifiche degli studenti.
