Nuova ricerca    Stampa scheda

C.I. SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE ED ENERGETICA - RISORSE ENERGETICHE ED ENERGIE ALTERNATIVE
PAOLO PRINCIPI

Sede Scienze
A.A. 2016/2017
Crediti 6
Ore 48
Periodo 1^ semestre
Lingua ITA
Codice U-gov SM05 5S157

Prerequisiti

Conoscenza degli argomenti degli insegnamenti di Fisica, Fisica tecnica.

Modalità di svolgimento del corso

Sono previste lezioni teoriche durante le quali Nell’ambito del corso lo studente può accedere in formato elettronico presente sul sito di ateneo al materiale didattico costituito da file in pdf riguardanti le slide proiettate durante le lezioni frontali

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenze:
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze approfondite sulla situazione energetica internazionale comprendente i consumi di energia primaria mondiale ed in dettaglio dei principali paesi industriali ed i conseguenti livelli di inquinamento dell’ambiente. Successivamente gli studenti apprendono le linee principali dei programmi, delle politiche e delle azioni energetiche a livello Internazionale, europeo, nazionale e regionale per attenuare il cambiamento climatico.  Attraverso la conoscenza delle teorie analizzate in fisica tecnica, gli studenti analizzano le metodologie di sfruttamento delle singole energie alternative, approfondendo, in dettaglio, le varie tecnologie per la trasformazione in energia elettrica ed energia termica, i funzionamenti, gli impatti ambientali e gli esempi di installazione a livello nazionale ed internazionale. 

Capacità di applicare le conoscenze:
Lo studente dovrà anche acquisire la seguente abilità professionalizzante: capacità di sviluppare strategie per l’applicazione di tecnologie destinate allo sfruttamento delle singole energie alternative, facendo analisi critica delle potenzialità energetiche caratterizzanti il territorio, prevedendo gli impatti ambientali che produrrebbero le varie tecniche applicate al territorio stesso. 

Competenze trasversali:
Produrre valutazioni di risparmio energetiche e abbattimento dei carichi ambientali. Avere conoscenza di leggi, norme e modalità di incentivazione riguardanti l’abbattimento del consumo energetico e l’applicazione delle tecniche per lo sfruttamento delle energie alternative.

Programma

COMBUSTIBILI FOSSILI ED EFFETTI DEL LORO USO 
Consumi di energia nei vari settori. Inquinamento atmosferico relativo all’uso di combustibili ed effetti correlati: emissioni in atmosfera dalle varie attività umane, effetto serra, i gas serra, gli effetti sul clima, soluzioni per la riduzione del fenomeno. Gestione sostenibile delle risorse naturali e ambientali.
POLITICHE ENERGETICHE
Programmi delle politiche e delle azioni energetiche a livello Internazionale. Programmi delle politiche e delle azioni energetiche a livello Europeo. Programmi delle politiche e delle azioni energetiche a livello Nazionale. Programmi delle politiche e delle azioni energetiche a livello Regionale. Esempi di azioni energetiche a livello Locale (alcuni casi italiani ed europei).

ENERGIE RINNOVABILI: 
Energia solare 
Introduzione: Disponibilità di radiazione solare diretta e diffusa, natura della radiazione solare, distribuzione dell’energia solare, air mass, fenomeni nel transito in atmosfera, metodi di misura della radiazione solare, modalità di acquisizione ed accumulo della energia solare, meccanismi di scambio termico sulle superfici captanti l’energia solare.
Solare termico: collettori solari piani, collettori solari a tubi evacuati, collettori solari a tubi di calore. Componenti, principio di funzionamento, efficienza del collettore solare e metodo di misura. Superfici selettive, assorbitori metallici e polimerici, modalità di accumulo, metodi di collegamento dei collettori, schemi di impianto.. Programmi nazionali di incentivazione, la diffusione attuale in Italia ed in Europa.
Solare termodinamico: Centrali a collettori parabolici lineari, le centrali a torre con eliostati, collettori con lenti di Fresnel, i sistemi isolati con paraboloidi circolari e ricevitore Stirling. Sistemi “grid connected” e “stand alone”, le centrali ibride, le tipologie, componenti per l’accumulo termico ad alta temperatura. Esempi significativi a livello nazionale ed internazionale.
Laghi solari (solar pond): laghi solari a gradiente salino e shallow solar pond, principi di funzionamento, vantaggi e svantaggi, efficienza, esempi di realizzazioni, produzione di energia termica, elettrica, processi di desalinizzazione ed essiccazione, possibili applicazioni nei paesi in via di sviluppo. Esempi di realizzazioni a livello nazionale ed internazionale.

Fotovoltaico: principio di funzionamento del processo fotovoltaico nei materiali semiconduttori, il silicio mono e policristallino, tecniche di costruzione delle celle fotovoltaiche, dei moduli e dei campi fotovoltaici, i componenti di impianto. La seconda generazione e le tecnologie di produzione dei sistemi multistrato. Silicio amorfo, telloruro di cadmio, diseleniuro di rame e indio La terza generazione di materiali organici polimerici su sbstrato.  I sistemi isolati, i sistemi collegati in rete, principali applicazioni. Programmi nazionali di incentivazione, diffusione attuale in Italia ed in Europa, benefici ambientali.
Bioedilizia: Trasformazione di un edificio tradizionale in edificio a basso consumo di risorse naturali e a basso impatto energetico. Sistemi solari passivi: a guadagno: diretto, indiretto ed isolato. Le serre solari, i muri di Trombe-Michel, i roof pond. Processi di ventilazione naturale e di raffrescamento adiabatico degli edifici. Esempi a livello nazional ed internazionale.
Energia del vento
Caratterizzazione della fonte, disponibilità (indagini anemologiche e mappe della ventosità), tecnologie per la produzione di elettricità, compatibilità ambientale e paesaggistica, la tecnologia, ricerca del sito. Gli aerogeneratori: analisi dei componenti e delle varie tipologie, la struttura dei i parchi eolici on-shore ed off-shore, tipologie, impatti ambientali, la situazione attuale in Italia ed in Europa.
Energia dalle acque
Energia idroelettrica: le centrali a bacino, ad accumulo ad acqua fluente. Tipologie impiantistiche ed applicazione di vari tipi di turbina in funzione delle caratteristiche di flusso. Impatti ambientali legati all’installazione dii impianti idroelettrici. Diverse tipologie di turbine. Energia dal mare attraverso lo sfruttamento: del moto ondoso, delle maree, delle correnti marine, turbine ad asse orizzontale, turbine ad asse verticale, principio della colonna oscillante, sistemi a salto dell’onda del gradiente di temperatura disponibilità, tecnologie per l’utilizzo, esempi significativi.
Energia geotermica
Disponibilità di energia termica dal suolo ad alta, media e bassa entalpia. Bacini di energia termica a vapore dominante e ad acqua dominante. Tecnologie per produzione di potenza termica ed elettrica, Il principio di funzionamento del Deep Heat Mining: il progetto Rocce Calde Secche (Hot Dried Rocks Project), problemi ambientali e gestionali. Impianti a contropressione e a condensazione. La climatizzazione degli ambienti con l’uso della pompa di calore e delle sonde geotermiche.
Energia da biomasse
Disponibilità, Biomasse solide, liquide, gassose, residuali da coltivazioni energetiche. Biomasse solide: pellet, cippato ecc. ,Tecniche di conversione energetica, gassificazione, pirolisi e carbonizzazione. Produzione di metanolo, produzione del biodiesel. Digestione anaerobica, fermentazione alcolica. Distribuzione delle biomasse e prospettive. Impiego delle biomasse e problemi ambientali e gestionali. Uso delle biomasse per la produzione di energia elettrica.
Efficienza energetica negli edifici e certificazione energetico-ambientale
Introduzione ai protocolli di valutazione energetico ambientale degli edifici. Cenni sui protocolli LEED, BREAM, Itaca ecc.
Effetto isola di calore e tetti verdi
Fenomeno urban heat island, effetto canyon, conseguenze ambientali. Interventi di riforestazione urbana, green roofs, cool roofs.  Tetti verdi estensivi ed intensivi. Benefici energetici dalla applicazione dei tetti verdi. Esempi e dati di risparmi energetici. 
Energie nucleare
Generalità sui sistemi nucleari per l produzione di energia elettrica.

Modalità di svolgimento dell'esame

Metodi di valutazione dell'apprendimento:
L'esame di valutazione si basa su una prova orale

Criteri di valutazione dell'apprendimento:
Nella prova orale lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito conoscenze degli scenari energetici internazionali e nazionali e delle normative e strategie destinate a diminuire il consumo di combustibili fossili e ridurre il conseguente impatto ambientale. Lo studente dovrà conoscere le sorgenti alternative di energia e le tecnologie destinate al loro sfruttamento 

Criteri di misurazione dell'apprendimento:
Al termine della prova orale viene assegnato il voto in trentesimi. Viene confermato il superamento dell’esame quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).

Criteri di attribuzione del voto finale:Trattandosi di un corso integrato il voto finale viene attribuito collegialmente a seguito della prova orale del modulo di Sostenibilità Ambientale e del modulo di Risorse Energetiche ed Energie Alternative. La lode viene attribuita nel caso in cui lo studente dimostri piena padronanza della materia.

Testi consigliati

download file pdf da pagine web docente
dispense per argomenti specifici

Corsi di laurea

• Rischio ambientale e protezione civile