Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Sistemi energetici
Docente
Prof. Orecchini Fabio
Settore Scientifico Disciplinare
ING-IND/09
CFU
6
Descrizione dell'insegnamento
Il corso è strutturato in cinque parti. Nella prima parte, oltre ad introdurre il corso, si definisce il concetto di sistema energetico considerando l’intero ciclo dell’energia, se ne illustrano gli elementi che lo compongono e si forniscono i criteri di analisi da un punto di vista della sostenibilità. Nella seconda parte si analizzano le fonti primarie di energia, classificandole in base alla sostenibilità (rinnovabili e non rinnovabili) fornendone le principali caratteristiche in termini di disponibilità, potenzialità e possibili utilizzi. Nella terza parte si definisce il concetto di vettore energetico, analizzando le principali caratteristiche in termini di capacità di stoccaggio e trasporto dell’energia e di efficienza dei processi attualmente più utilizzati. Nella quarta parte si analizzano i processi di conversione e trasformazione dell’energia per la produzione dei vettori energetici per gli usi finali. Nella quinta parte si analizzano gli usi finale dell’energia, illustrando le tecnologie e forme di energia che consentono di coprire tutti gli effetti utili richiesti. Particolare attenzione è dedicata allo studio dei sistemi per la mobilità.
Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)
Il corso di Impianti di conversione dell’energia analizza l’intero ciclo dell’energia, dalle fonti primarie fino all’effetto utile, analizzando i processi di conversione/trasformazione, trasporto e stoccaggio e le relative interazioni con l’ambiente, fornendo i criteri per l’analisi di sostenibilità del sistema energetico.
Le principali conoscenze (Descrittore di Dublino 1) acquisite riguardano l’analisi Well To Use dell’energia, analizzare cioè, le implicazioni in termini di consumi di energia primaria non rinnovabile ed emissioni, nell’intero ciclo di vita dovute agli usi finali dell’energia.
Lo studente dovrà poi essere in grado di confrontare, in termini di sostenibilità, i diversi sistemi utilizzabili per ottenere un determinato effetto utile.
Le principali abilità acquisite (capacità di applicare le conoscenze acquisite, Descrittore di Dublino 2) si concretizzano nel fatto che gli studenti sapranno analizzare, con un approccio Weel to Use, sistemi energetici anche complessi dal punto di vista della sostenibilità, anche economica.
In concreto, lo studente sarà in grado di analizzare tutti i passaggi necessari a partire dall’effetto utile desiderato, esaminando gli eventuali processi di conversione/trasformazione trasporto e stoccaggio dell’energia, a partire dalla fonte primaria fino agli usi finali dell’energia.
La verifica della capacità di apprendimento verrà effettuata tramite le prove d’esame, nonché sulla base delle discussioni tenute nell’ambito delle aule virtuali riguardanti gli esercizi svolti dal docente.
L’Aula virtuale è costruita e pensata in doppia modalità: ovvero in presenza con discussione finale e in streaming per gli studenti collegati in modalità telematica.
Quest’ultima è costruita e pensata per venire incontro alle esigenze dello studente, mediante una interazione diretta con lo stesso, tale da poter eliminare i dubbi e le incertezze che si hanno di volta in volta. Quest’ultima si svolge nelle due ore come una esercitazione/ricevimento frontale.
Prerequisiti

Per il corso sono richieste conoscenze dei concetti fondamentali della fisica (trattati nel corso di Fisica Generale) e degli strumenti di calcolo forniti nei corsi di MatematicaI e II.

Contenuti dell'insegnamento
Prima parte:
  • Introduzione al corso
  • I sistemi energetici
  • Le risorse energetiche
  • L’impatto ambientale dei sistemi energetici
Seconda parte
  • Le risorse energetiche non rinnovabili
  • Combustibili fossili
  • Energia nucleare
  • Risorse energetiche rinnovabili
  • La radiazione solare
  • Energia eolica
  • La biomassa
  • Energia Geotermica
  • Energia potenziale idraulica
  • Energia del mare
Terza parte
  • Impianti a gas
  • Motori a combustione interna
  • Impianti combinati
  • Impianti a vapore
  • Celle a combustibile
  • La cogenerazione
  • Impianti fotovoltaici
  • Collettori solari piani
  • Impianti eolici
  • Energia eolica
  • Impianti idroelettrici
  • Cenni ad altre tecnologie per la produzione di energia da FER: Sfruttamento delle maree, delle moto ondoso, delle correnti marine, impianti geotermici, le biomasse
Quarta parte
  • Analisi dei principali vettori energetici
  • Stoccaggio del calore
  • Stoccaggio di energia meccanica
Quinta parte
  • Usi finali dell’energia
  • Usi termici
  • Usi meccanici: la mobilità
  • Tecnologie per gli usi finali dell’energia
  • Sistemi di trazione convenzionali e innovativi
Attività didattiche
Le attività didattiche si articolano in didattica erogativa e didattica interattiva.
Per quanto riguarda la didattica erogativa, l'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 ore di videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in formato .pdf. Le videolezioni riguardano in particolare sia argomenti di teoria sia applicazioni pratiche. Queste ultime, mediante le apposite video esercitazioni fornite, consentono allo studente di ampliare e testare il proprio bagaglio teorico-pratico e altresì di aumentare la capacità di misurare le competenze acquisite, cosa che è fondamentale per lo studente di Ingegneria.
È di centrale importanza per lo studente migliorare la capacità di analisi e di sintesi che si sviluppa durante il corso, sia mediante la teoria che con la pratica.
Per quanto riguarda la didattica interattiva, l'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l'interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica Interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione. Sono a tal proposito previste aule virtuali di due ore che consentono una interazione sincrona con lo studente. In particolare, il docente con le aule virtuali potrà rendicontare agli studenti, attraverso gli esami fatti, i test di verifica ed autovalutazione, quali sono i maggiori punti di sofferenza nella loro preparazione, per poter quindi intervenire su specifiche tematiche con ulteriori spiegazioni ed esercizi pratici.
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame, sia in sede che fuori sede, si svolge in forma scritta. La prova ha una durata massima di 120 minuti e, durante lo svolgimento della stessa è consentito esclusivamente l’uso di una calcolatrice e del testo della normativa fornita direttamente dalla commissione d’esame.
La prova è costituta da due domande teoriche aperte (non a risposta multipla) e due brevi esercizi numerici sugli argomenti svolti durante il corso. Ogni domanda ed esercizio è conforme ai tre descrittori di Dublino.
Sono altresì previste prove di verifica e di autoverifica intermedie erogate in modalità distance learning che riguardano lo svolgimento di test di autoapprendimento.
Sebbene le prove di verifica e di autoverifica intermedie non contribuiscono alla formulazione del giudizio finale e non sono obbligatorie ai fini del sostenimento della prova d’esame, la quale deve essere svolta in presenza dello studente davanti ad apposita Commissione ai sensi dell´art. 11 c.7 lett.e) del DM 270/2004, esse sono da considerarsi altamente consigliate e utili ai fini della preparazione e dello studio individuale. Infatti, la prova finale e le prove di verifica e di autoverifica intermedie consentono nel loro insieme di accertare la capacità di conoscenza e comprensione, la capacità di applicare le competenze acquisite, la capacità di esposizione, la capacità di apprendere e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio.
Libri di testo

Per quanto riguarda il materiale didattico, sono disponibili in piattaforma le videolezioni e le dispense realizzate dal docente.

Ricevimento studenti

Previo appuntamento (f.orecchini@unimarconi.it).