Tecnologie delle Energie Rinnovabili

 

(English text follows below)

 

PRESENTAZIONE DEL CORSO

 Insegnamento: Tecnologie delle energie rinnovabili

Semestre: Secondo semestre

Crediti:10

Modalità di prova:  1)Consegna delle esercitazioni per ciascun argomento sotto forma di relazione di fattibilità tecnico economica. (La redazione delle esercitazioni richiede all’allievo di ricercare dati dai fornitori sul mercato ed operare scelte autonome per i parametri non imposti).

2) La prova scritta che consiste nello svolgimento di 6 quesiti brevi in un tempo di 2 ore. (La prova scritta ha l’obiettivo di valutare le conoscenze dell’allievo e le sue capacità di effettuare un dimensionamento di massima per valutare le potenzialità di un dato sito).

3) La prova orale consiste in un colloquio sugli argomenti del corso. (La prova orale ha lo scopo di valutare l’approfondimento teorico che l’allievo ha raggiunto e la maturità della sua preparazione).

Contenuto schematico del corso di insegnamento Il corso di propone di fornire le nozioni di base ed una metodologia per l’analisi delle principali tecnologie di produzione di energia elettrica e termica a partire dalle fonti energetiche rinnovabili:sole, vento, acqua (fiumi e mari), biomasse e acque calde di origine geotermica. Anche l’energia risparmiata viene in questo corso assimilata alle energie rinnovabili con l’analisi delle principali metodologie per il risparmio energetico nell’industria. Al termine del corso lo studente sarà in grado di descrivere le diverse tecnologie e dimensionare un impianto a fonti rinnovabili nelle sue diverse componenti. Inoltre, avrà gli strumenti per effettuare un audit energetico, proporre soluzioni di risparmio energetico e effettuare una analisi di pre-fattibilità economica della soluzione.
Articolazione del corso Concetti Introduttivi. Fonti energetiche e produzione di energia. Correlazione tra Energia, Ambiente e Sviluppo. Classificazione delle tecnologie delle fonti rinnovabili. La legislazione in campo energetico ed ambientale. Mercato elettrico, titoli di efficienza energetica e certificati verdi. Incentivazioni per le energie rinnovabili e per il risparmio energetico. Lezione 4 ore. Elementi di analisi economica applicata agli impianti da fonti rinnovabili e al risparmio energetico. Lezione 2 ore, esercitazione 2 ore. (Totale 8 ore)

Audit energetico. Metodologia di audit energetico. Individuazione e rilevamento delle principali grandezze necessarie per svolgere l’Audit. I possibili interventi di risparmio energetico nell’industria con riferimento ad apparecchiature comuni a più ambiti industriali: illuminazione, condizionamento, distribuzione energia elettrica, pompe, ventilatori, compressori, motori elettrici, gestione materie prime, aria compressa etc. Relazione di fattibilità economica degli interventi. Post audit. La Pinch Technology. Lezione 20 ore Esercitazioni scritte e in laboratorio 10 h (totale 30 ore totale cumulativo 38 ore)

Energia Eolica. Caratteristiche del vento, distribuzione di frequenza, profilo verticale. Massima potenza di una turbina eolica, limite di Betz. Convertitori eolici a resistenza e a portanza. Coefficiente di potenza di una turbina eolica. Aspetti costruttivi e di controllo della turbina. Applicazioni per utenze isolate, parchi eolici e siti off-shore. Produzione annua di energia elettrica. Costo di installazione e redditività. Impatto ambientale delle turbine eoliche. Lezione 10 ore, esercitazione 2 ore (totale 12 ore totale cumulativo 50 ore)

Energia Solare. Il bilancio energetico della Terra. Valutazione della radiazione globale al suolo. Solare termico. Caratteristiche e prestazioni dei collettori solari. Dimensionamento di un impianto per la produzione di acqua calda. Solare termodinamico. Caratteristiche degli impianti e dimensionamento. Solare fotovoltaico. Caratteristiche, prestazioni e applicazioni dei sistemi fotovoltaici. Dimensionamento di massima di un impianto fotovoltaico. Lezione 18 ore, esercitazione 6 ore. (totale 24 ore totale cumulativo 74 ore)

Energia Idroelettrica. Caratterizzazione delle risorse idriche e valutazione del loro potenziale. Generalità e classificazione degli impianti idraulici. Impianti ad acqua fluente e a bacino. Impianti di accumulazione e di pompaggio. Prestazioni e caratteristiche costruttive. Opere idrauliche e apparecchiature elettromeccaniche. Costo di installazione e redditività. Impatto ambientale delle centrali idroelettriche. Metodologie di utilizzo dell’energia delle maree, delle correnti e del moto ondoso per la produzione di energia elettrica. Lezione 10 ore, esercitazione 2 ore (totale 12 ore totale cumulativo 86 ore)

Energia geotermica. Risorse geotermiche: impianti a vapore dominante con e senza condensatore. Impianti ad acqua dominante con stadio di flash singolo e doppio. Lezione 6 ore (totale 6 ore totale umulativo 92 ore)

Energia dalle Biomasse. Origine, classificazione, disponibilità e utilizzi attuali delle biomasse. Le tecnologie di conversione energetica delle biomasse. Produzione di energia elettrica ed energia termica mediante combustione diretta. Impianti a vapore, caldaie a biomasse e tecnologie innovative. Produzione di combustibili derivati (pellet, biodiesel, biogas, etc.). Aspetti ambientali, economici e sociali dall’impiego delle biomasse. Lezione 8 ore (totale 8 ore totale cumulativo 100 ore)

 

Propedeuticità Termodinamica e trasmissione del calore, Chimica e Fisica, Macchine e Sistemi energetici
Testi di riferimento D. Cocco, C. Palomba e P. Puddu, “Tecnologie delle energie rinnovabili” SGE editoriali Padova 2008. Dispense messe a disposizione dai docenti a lezione o sulla pagina web del corso materiale didattico.

 

(Testo in italiano ad inizio pagina)

 

COURSE PRESENTATION

Course: Technologies of renewable Energy sources

Semester: Second semester

Credits: 10

Test Mode:  1) Delivery of written technical economical feasibility studies for the different course subjects. (In order to complete this task, the student will have to make independent choices for some design parameters and will have to search on the market for plant information).

2) Written test consisting of 6 short exercises to be completed in 2 hours time. (The written test in prepared to evaluate the student’s capability to make rough estimation of the potential of a given site)

3) The oral exam consists of an interview on the course topics. (The oral exam aims at determining the maturity and depth of knowledge reached by the student in the course topics).

The Course in brief In this course, the main technologies for electric and thermal energy production from renewable energy sources such as sun, wind, river and ocean water, biomass and hot water of geothermal origin, are presented in their basics and a methodology is provided to approach each one of them. In this framework, saved energy, is assimilated to the rank of renewable energy and main energy savings technologies in industry are also part of the course.After following the lessons, the student will be able to describe the different technologies and calculate the size of the different plant components. Moreover, the student will possess the knowledge to perform energy audit for a given process, propose solutions to save energy and perform a feasibility analysis of the proposed energy saving schemes.
Course topics Introduction. Energy sources and energy production. Correlation between Energy, Environment and Development. Classification of renewable Energy sources. Electric market, Energy Efficiency Titles and Green Certificates. UE and National incentives for renewable energy sources and energy saving. Lesson 4 hours. Elements of economic analysis applied to renewable energy plants and energy saving schemes. Lesson 2 hours, exercise 2 hours.

Energy Audit. Energy audit methodology. Determination and measurement of main quantities to perform an Audit. The different energy saving actions to be taken in industry with reference to the equipment commonly present in different industrial environments such as lighting, air conditioning, electric energy distribution, pumps, fans, compressors, electric motors, compressed air, management of raw materials and waste etc. Economic feasibility of potential  intervention. Post audit. Pinch Technology. Lessons 20 hours, Room and Lab exercises 10 hours.

Wind Energy. Wind characteristics, frequency distribution, vertical profile. Maximum power for a wind turbine, Betz limit. Draft and lift wind converters. Power coefficient of a wind turbine. Construction and regulation of a wind turbine. Isolated user, wind park and off-shore site applications. Annual production of electric energy. Installation cost and profitability. Environmental impact of wind turbines. Lessons 10 hours, exercises 2 hours

Solar Energy. The earth energy balance. Evaluation of global radiation on the ground. Solar thermal plants. Solar collector characteristics and performance. Sizing of a solar hot water production plant. Solar thermodynamic plants. Plant characteristics and dimensioning. Solar photovoltaic plants. Characteristics, performance e applications of photovoltaic systems. Dimensioning a photovoltaic plant. Lessons 18 hours, exercises 6 hours

Hydroelectric Energy. Characterization of water resources and assessment of their potential. Generalities and classification of hydraulic systems. Conventional and run the river plants. Dams and pumped storage plants. Performance and design features. Hydraulic works and electromechanical equipment. Installation cost and profitability. Environmental impact of hydroelectric power plants. Methodologies for exploiting sea and ocean tides, currents, waves, thermal gradients and salinity gradients for electricity production. Lesson 10 hours, exercise 2 hours

Geothermal Energy. Geothermal resources: dominant steam plant with or without condenser. Dominant water plant with single and double flash stage. Lesson 6 hours.

Biomass Energy. Origin, classification, availability and recent biomass applications. The energy conversion technologies for biomasses. Heat and power production by direct combustion. Steam plants, biomass boilers and innovative technologies. Derived fuels production (pellet, biodiesel, biogas, etc.). environmental, economic and social issues of biomass exploitation. Lesson 8 hours

 

Propedeuticità Thermodunamics, Heat transfer, Chemistry, Physiscs, Machines and Energy Systems
Bibliography [1]D. Cocco, C. Palomba e P. Puddu, “Tecnologie delle energie rinnovabili” SGE editoriali Padova 2008.[2]Notes delivered by professors in class and on the course web-page Materiale didattico.

 

 

credits unica.it | accessibilità Università degli Studi di Cagliari
C.F.: 80019600925 - P.I.: 00443370929
note legali | privacy

Nascondi la toolbar