Antonio D'ANGOLA | ENERGETICA

ENERGETICA cod. ING0066
	SCUOLA di INGEGNERIA
	Laurea Magistrale
	INGEGNERIA MECCANICA
	9

Moduli

	AF Cod.	SSD	CFU	Ore	Ciclo	Docente	Carico didattico
1	ENERGETICA
	ING0066	ING-IND/18	9	81	Primo Semestre	D'ANGOLA Antonio	ESE:33 - LEZ:48

Scheda

	Lingua insegnamento
	Italiano

	Obiettivi formativi e risultati di apprendimento
	The course offers advanced studies in scientific and technological topics in the field of renewable energy and nuclear engineering. The course aims to provide advanced skills in solving energy problems, focusing on the analysis and the design of energy plants for energy processing and utilization in various fields of application. ?The program is designed to train the student to develop mathematical models and numerical simulations of complex energy systems, using renewable resources and nuclear energy. The student should be able to use these skills in modeling, design, optimization and verification, finalizing the understanding of the critical analysis and the resolution of typical energy engineering problems. The autonomy of judgment and the communication skills are developed and strengthened through the development, with the active participation of the students during the laboratory lessons, of projects of thermal and electrical systems that make use of the integration of renewable sources. During the laboratory activities, students follow the development of projects on real cases and will communicate the results of the work partially done independently. Learning abilities are stimulated through the independent deepening of texts and specialist publications in the energy sector with particular regard to energy efficiency both on aspects of technical and legislative standards.

Obiettivi formativi e risultati di apprendimento

The course offers advanced studies in scientific and technological topics in the field of renewable energy and nuclear engineering.

The course aims to provide advanced skills in solving energy problems, focusing on the analysis and the design of energy plants for energy processing and utilization in various fields of application. ?The program is designed to train the student to develop mathematical models and numerical simulations of complex energy systems, using renewable resources and nuclear energy. The student should be able to use these skills in modeling, design, optimization and verification, finalizing the understanding of the critical analysis and the resolution of typical energy engineering problems.

The autonomy of judgment and the communication skills are developed and strengthened through the development, with the active participation of the students during the laboratory lessons, of projects of thermal and electrical systems that make use of the integration of renewable sources. During the laboratory activities, students follow the development of projects on real cases and will communicate the results of the work partially done independently. Learning abilities are stimulated through the independent deepening of texts and specialist publications in the energy sector with particular regard to energy efficiency both on aspects of technical and legislative standards.

	Prerequisiti
	No

	Contenuti del corso
	L’insegnamento tratta le problematiche connesse alla produzione di energia da fonte rinnovabile (fotovoltaica, eolica, solare termico, idrogeno con celle a combustibile) e nucleare. Vengono trattati aspetti connessi alla caratterizzazione della sorgente di energia, alla conversione in energia termica ed elettrica e alle relative applicazioni impiantistiche con approfondimento dei criteri di progettazione. Il panorama energetico nazionale e regionale (3 ore) Analisi dei consumi e dei fabbisogni di energia elettrica e termica. La radiazione solare (8 ore) Caratterizzazione spettrale dell’energia solare; radiazione diretta, diffusa, riflessa e globale. Risparmio energetico e razionalizzazione dei consumi finali dell'energia (6 ore) Richiami al calcolo delle dispersioni termiche: normative e legislazione vigente. Progettazione, gestione e razionalizzazione energetica del sistema edificio-impianto. Il calcolo dinamico orario: la UNI EN 52016. Le Diagnosi Energetiche. Industria: interventi di risparmio energetico su processi industriali. Energia fotovoltaica (28 ore) Struttura dei dispositivi fotovoltaici (FV): bande energetiche nei semiconduttori; drogaggio di tipo "p" e "n"; giunzione e campo elettrico; foto-corrente come coppie elettrone - lacuna; perdite nel processo di conversione. Principio di funzionamento e circuito equivalente della cella solare. Curve caratteristiche corrente - tensione (I-V) e potenza – tensione (P-V). Progettazione di un impianto connesso a rete: accoppiamento ottimale tra moduli FV e inverter. Valutazione della produzione energetica FV; analisi economica col metodo del Valore Attuale Netto (VAN). Solare termico (12 ore) Il Solare termico a bassa temperatura. Richiami di idronica: perdite di carico e criteri di dimensionamento di una rete. Il collettore solare termico. Componenti di un impianto solare termico: sistemi di accumulo e sistemi di controllo. Dimensionamento e progettazione di un impianto solare termico. Sistemi ibridi fotovoltaici e solari termici. Principi di solar cooling. Energia eolica (14 ore) Caratterizzazione del vento: velocità e direzione; densità di potenza; rugosità della superficie; distribuzioni statistiche. Struttura di una turbina eolica: pale, mozzo, moltiplicatore di giri, generatore elettrico e torre. Principio di funzionamento di una turbina eolica: portanza e resistenza in una pala; coefficienti di potenza di un aerogeneratore. Idrogeno (4 ore) Processi elettrolitici, principi di funzionamento e caratteristiche delle celle a combustibile. Energia nucleare (6 ore) Principi generali dei reattori nucleari a fissione. Tipologie di reattori nucleari a fissione. Nozioni introduttive sui plasmi per la fusione termonucleare controllata.

Contenuti del corso

L’insegnamento tratta le problematiche connesse alla produzione di energia da fonte rinnovabile (fotovoltaica, eolica, solare termico, idrogeno con celle a combustibile) e nucleare. Vengono trattati aspetti connessi alla caratterizzazione della sorgente di energia, alla conversione in energia termica ed elettrica e alle relative applicazioni impiantistiche con approfondimento dei criteri di progettazione.

Il panorama energetico nazionale e regionale (3 ore)

Analisi dei consumi e dei fabbisogni di energia elettrica e termica.

La radiazione solare (8 ore)

Caratterizzazione spettrale dell’energia solare; radiazione diretta, diffusa, riflessa e globale.

Risparmio energetico e razionalizzazione dei consumi finali dell'energia (6 ore)

Richiami al calcolo delle dispersioni termiche: normative e legislazione vigente. Progettazione, gestione e razionalizzazione energetica del sistema edificio-impianto. Il calcolo dinamico orario: la UNI EN 52016. Le Diagnosi Energetiche. Industria: interventi di risparmio energetico su processi industriali.

Energia fotovoltaica (28 ore)

Struttura dei dispositivi fotovoltaici (FV): bande energetiche nei semiconduttori; drogaggio di tipo "p" e "n"; giunzione e campo elettrico; foto-corrente come coppie elettrone - lacuna; perdite nel processo di conversione. Principio di funzionamento e circuito equivalente della cella solare. Curve caratteristiche corrente - tensione (I-V) e potenza – tensione (P-V). Progettazione di un impianto connesso a rete: accoppiamento ottimale tra moduli FV e inverter. Valutazione della produzione energetica FV; analisi economica col metodo del Valore Attuale Netto (VAN).

Solare termico (12 ore)

Il Solare termico a bassa temperatura. Richiami di idronica: perdite di carico e criteri di dimensionamento di una rete. Il collettore solare termico. Componenti di un impianto solare termico: sistemi di accumulo e sistemi di controllo. Dimensionamento e progettazione di un impianto solare termico. Sistemi ibridi fotovoltaici e solari termici. Principi di solar cooling.

Energia eolica (14 ore)

Caratterizzazione del vento: velocità e direzione; densità di potenza; rugosità della superficie; distribuzioni statistiche. Struttura di una turbina eolica: pale, mozzo, moltiplicatore di giri, generatore elettrico e torre.

Principio di funzionamento di una turbina eolica: portanza e resistenza in una pala; coefficienti di potenza di un aerogeneratore.

Idrogeno (4 ore)

Processi elettrolitici, principi di funzionamento e caratteristiche delle celle a combustibile.

Energia nucleare (6 ore)

Principi generali dei reattori nucleari a fissione. Tipologie di reattori nucleari a fissione. Nozioni introduttive sui plasmi per la fusione termonucleare controllata.

	Metodi didattici
	Il corso prevede 81 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni e 4 ore di seminari tenuti da esperti esterni. In particolare sono previste 48 ore di lezione in aula e 33 ore di esercitazioni guidate in laboratorio.

	Modalità di verifica dell'apprendimento
	L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. L’esame è diviso in 2 parti che hanno luogo in date differenti. una prova scritta (soluzioni di esercizi numerici e domanda teorica aperta) costituita da una parte sulla progettazione di un impianto di conversione di energia solare in energia elettrica e un esercizio numerico su uno fra tutti gli argomenti trattati nel corso. La prova include una domanda aperta su uno degli argomenti trattati a lezione. La prova ha lo scopo di valutare lo studio della materia e la comprensione degli argomenti di base e ha carattere di selezione (lo studente che non mostri una sufficiente conoscenza degli argomenti non è ammesso alla prova successiva); per superare la prova è necessario acquisire almeno 18 punti su 30. Il tempo previsto per la prova è di 2 ore e mezza. Non è consentito consultare testi o utilizzare PC e smartphone. E’ consentito l’uso di calcolatrici; una prova orale obbligatoria se la prima prova è stata superata con voto inferiore a 25/30 durante la quale sarà valutata la capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso; per superare la prova è necessario acquisire almeno 18 punti su 30. Il voto finale è dato dalla media pesata dei 2 punteggi con peso pari a 0.7 per la prima delle prove e 0.3 per la seconda. Qualora la prima prova sia insufficiente, non è possibile accedere alla seconda prova e comunque entrambe le prove devono essere sufficienti. Qualora una delle due prove risulti insufficiente è necessario ripetere tutte e 2 le prove.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.

L’esame è diviso in 2 parti che hanno luogo in date differenti.

una prova scritta (soluzioni di esercizi numerici e domanda teorica aperta) costituita da una parte sulla progettazione di un impianto di conversione di energia solare in energia elettrica e un esercizio numerico su uno fra tutti gli argomenti trattati nel corso. La prova include una domanda aperta su uno degli argomenti trattati a lezione. La prova ha lo scopo di valutare lo studio della materia e la comprensione degli argomenti di base e ha carattere di selezione (lo studente che non mostri una sufficiente conoscenza degli argomenti non è ammesso alla prova successiva); per superare la prova è necessario acquisire almeno 18 punti su 30. Il tempo previsto per la prova è di 2 ore e mezza. Non è consentito consultare testi o utilizzare PC e smartphone. E’ consentito l’uso di calcolatrici;
una prova orale obbligatoria se la prima prova è stata superata con voto inferiore a 25/30 durante la quale sarà valutata la capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso; per superare la prova è necessario acquisire almeno 18 punti su 30.

Il voto finale è dato dalla media pesata dei 2 punteggi con peso pari a 0.7 per la prima delle prove e 0.3 per la seconda. Qualora la prima prova sia insufficiente, non è possibile accedere alla seconda prova e comunque entrambe le prove devono essere sufficienti. Qualora una delle due prove risulti insufficiente è necessario ripetere tutte e 2 le prove.

	Testi di riferimento e di approfondimento, materiale didattico Online
	Dispense fornite dal docente. Andrea Bartolazzi, “Le Energie Rinnovabili”, Hoepli. - Rodolfo Pallabazzer, “Sistemi Eolici”, Rubettino. - Francesco Groppi e Carlo Zuccaro, “Impianti Solari fotovoltaici a norme CEI”, Editoriale Delfino. Orio De Paoli, “Sistemi solari fotovoltaici e termici”, Celid. Mario A. Cucumo, “Ingegneria Solare, Principi ed applicazioni”, Pitagora Editrice Bologna.

Testi di riferimento e di approfondimento, materiale didattico Online

Dispense fornite dal docente.

Andrea Bartolazzi, “Le Energie Rinnovabili”, Hoepli. - Rodolfo Pallabazzer, “Sistemi Eolici”, Rubettino. - Francesco Groppi e Carlo Zuccaro, “Impianti Solari fotovoltaici a norme CEI”, Editoriale Delfino. Orio De Paoli, “Sistemi solari fotovoltaici e termici”, Celid. Mario A. Cucumo, “Ingegneria Solare, Principi ed applicazioni”, Pitagora Editrice Bologna.

	Metodi e modalità di gestione dei rapporti con gli studenti
	All’inizio del corso, dopo aver descritto obiettivi, programma e metodi di verifica, il docente mette a disposizione degli studenti il materiale didattico (cartelle condivisa su dropbox). Contestualmente il docente raccoglie l’elenco degli studenti che intendono iscriversi al corso. Orario di ricevimento: Giovedì 10.30-12.30 presso lo studio n. 69, V PIANO SCUOLA DI INGEGNERIA, CAMPUS DI MACCHIA ROMANA, Via dell’Ateneo Lucano, 10, Potenza Oltre all’orario di ricevimento settimanale, il docente e? disponibile per il ricevimento con gli studenti, concordando l’incontro tramite e-mail.

Metodi e modalità di gestione dei rapporti con gli studenti

All’inizio del corso, dopo aver descritto obiettivi, programma e metodi di verifica, il docente mette a disposizione degli studenti il materiale didattico (cartelle condivisa su dropbox). Contestualmente il docente raccoglie l’elenco degli studenti che intendono iscriversi al corso.

Orario di ricevimento: Giovedì 10.30-12.30 presso lo studio n. 69, V PIANO SCUOLA DI INGEGNERIA, CAMPUS DI MACCHIA ROMANA, Via dell’Ateneo Lucano, 10, Potenza

Oltre all’orario di ricevimento settimanale, il docente e? disponibile per il ricevimento con gli studenti, concordando l’incontro tramite e-mail.

	Date di esame previste
	7/02/2020, 21/02/2020 03/04/2020, 22/05/2020, 30/06/2020, 17/07/2020, 25/09/2020, 23/10/2020, 04/12/2020

	Seminari di esperti esterni
	SI

Fonte dati UGOV