Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Sistemi energetici
Docente
Prof. Orecchini Fabio
Settore Scientifico Disciplinare
ING-IND/09
CFU
6
Obiettivi formativi

Il corso analizza l’intero ciclo dell’energia - dalle fonti primarie agli effetti utili - sulla base delle definizioni di sistema energetico, vettore energetico, conversione e trasformazione dell’energia. Il corso intende fornire agli studenti gli strumenti per una corretta ed esaustiva analisi e valutazione dei sistemi energetici attraverso sulla base dei criteri di sostenibilità energetica. Per questo tratta nello specifico:

  • Il ciclo dell’energia: dalle risorse primarie all’effetto utile.
  • I sistemi energetici: definizione e classificazione.
  • L’impatto socio-economico-ambientale dei sistemi energetici, analisi di efficienza ed analisi di efficacia.
  • Le fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili.
  • I vettori energetici: definizione di vettore energetico, caratteristiche dei principali vettori energetici.
  • Stoccaggio e trasporto dell’energia.
  • Processi di trasformazione e conversione dell’energia.
  • Principali caratteristiche dell’idrogeno.
  • Gli usi finali dell’energia e la definizione di effetto utile.
  • I sistemi energetici per la mobilità.
Risultati di apprendimento attesi

Al termine di questo corso, lo studente sarà in grado di:

  1. Comprendere
    • Il ciclo dell’energia.
    • I sistemi energetici.
    • L’impatto socio-economico-ambientale dei sistemi energetici.
    • Le fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili.
    • I vettori energetici.
    • Processi e tecnologie per lo stoccaggio e il trasporto dell’energia.
    • I processi di trasformazione e conversione dell’energia.
    • Le principali caratteristiche dell’idrogeno.
    • Gli usi finali dell’energia e la definizione di effetto utile.
    • I sistemi energetici per la mobilità.
  2. Risolvere Problemi relativi a:
    • Ciclo dell’energia: dalle risorse primarie all’effetto utile.
    • Definizione e classificazione dei sistemi energetici.
    • Impatto socio-economico-ambientale dei sistemi energetici analisi di efficienza ed
    • Analisi di efficacia dei sistemi energetici.
    • Fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili.
    • Vettori energetici.
    • Stoccaggio e trasporto dell’energia.
    • Processi di trasformazione e conversione dell’energia.
    • Utilizzo energetico dell’idrogeno.
    • Usi finali dell’energia e definizione del relativo effetto utile.
    • Sistemi energetici per la mobilità.
  3. Sviluppare Analisi relative a:
    • Ciclo dell’energia: dalle risorse primarie all’effetto utile.
    • Sistemi energetici.
    • Impatto socio-economico-ambientale dei sistemi energetici, analisi di efficienza ed analisi di efficacia.
    • Fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili.
    • Vettori energetici.
    • Stoccaggio e trasporto dell’energia.
    • Processi di trasformazione e conversione dell’energia.
    • Utilizzo energetico dell’idrogeno. usi finali dell’energia e la definizione di effetto utile.
    • Sistemi energetici per la mobilità.
Prerequisiti

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell´insegnamento è necessario aver sostenuto con successo gli esami di:

  • Fisica
  • Chimica
  • Elettrotecnica
  • Analisi Matematica

Inoltre, prima di iniziare lo studio di Sistemi Energetici si consiglia agli studenti di sostenere l'esame di:

  • Meccanica razionale
  • Fisica tecnica
  • Disegno industriale

Gli argomenti trattati nell´esame di Sistemi Energetici richiedono di avere la capacità di:

Analisi di sistema, soluzione di problemi complessi, approccio interdisciplinare con elementi di base (di cultura generale) relativi ad aspetti economici, geo-politici, sociali e ambientali delle attività umane.

Tali conoscenze rappresentano un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia superare il corso con profitto.

Programma del corso

Introduzione al corso. Il ciclo dell’energia: dalle risorse primarie all’effetto utile. I sistemi energetici: definizione e classificazione. I sistemi energetici ideali e reali. Esempi di sistemi energetici, l’impatto dei sistemi energetici, analisi di efficienza ed analisi di efficacia dei sistemi energetici. Le fonti di energia. Fonti primarie e secondarie. Fonti rinnovabili e non rinnovabili. Il petrolio, il carbone, il gas naturale, il nucleare. Il bilancio energetico della terra. L’energia solare, eolica, geotermica, idraulica, onde, maree, OTEC, gradienti di salinità, biomasse. I vettori energetici: definizione di vettore energetico, caratteristiche dei principali vettori energetici. Stoccaggio e trasporto dell’energia. Caratteristiche dei principali vettori: fossili, elettricità, idrogeno, calore, energia meccanica. Processi di trasformazione e conversione dell’energia. Definizione di trasformazione e di conversione. Cenni ai principali processi di trasformazione e conversione dell’energia. Biocombustibili e idrogeno. Principali caratteristiche dell’idrogeno. Tecnologie per la produzione dell’idrogeno. Reforming, gassificazione del carbone, ossidazione parziale, elettrolisi, termolisi. Biocombustibili: gassificazione, digestione aerobica e anaerobica, fermentazione alcolica, esterificazione. Stoccaggio dell’idrogeno: in pressione, liquido, in idruri, in nanostrutture di carbonio. Usi energetici dell’idrogeno. Gli usi finali dell’energia: termici, meccanici, illuminazione e elettrico elettronico. Definizione di effetto utile. Tecnologie per gli usi finali dell’energia. Le pompe di calore a compressione e ad assorbimento. Calcolo dei fabbisogni energetici. Il sistema energetico dei trasporti. Sistemi energetici per la mobilità. Descrizione e caratteristiche delle tecnologie per la mobilità: MCI, trazione elettrica, sistemi ibridi, idrogeno e celle a combustibile. Analisi energetica e ambientale well to wheel.

Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio dei seguenti testi:

  • Dispense del Corso di Sistemi Energetici – disponibili in piattaforma.

E’ inoltre consigliata la lettura dei seguenti testi:

  • La Società No Oil – F. Orecchini, V. Naso, Orme Editore
  • Energy systems in the era of energy vectors – F. Orecchini, V. Naso, Springer, London (testo in lingua inglese)
Criteri di valutazione
Tutte le prove di verifica e autoverifica intermedie previste dai Corsi ed erogate in modalità distance learning sono da considerarsi altamente consigliate e utili ai fini della preparazione e dello studio individuali. Le prove di verifica e autoverifica intermedie 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.
Modalità della prova finale

L’esame si svolge in forma scritta.

La prova scritta consiste in quesiti teorici ed esercizi.

La prova ha una durata massima di 120 minuti

Didattica erogativa
L'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 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 pdf.
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.
Ricevimento studenti

Previo appuntamento (f.orecchini@unimarconi.it)