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Tecnologia ed economia delle fonti di energia

  • Edizioni precedenti del corso A.A.:
  • 2018/2019

Dati insegnamento


Lingua Insegnamento:
ITALIANO 
Testi di riferimento:
Il materiale di studio verrà indicato dal docente a lezione (in alternativa:
rivolgersi al docente durante gli orari di ricevimento o tramite e-mail).
Testi di approfondimento consigliati:
-Narbel, Hansen & Lien, Energy Technologies and Economics, Springer, 2014
-Gasch & Twele, Wind Power Plants: Fundamentals, Design, Construction and Operation, 2nd Edition, Springer, 2012
-Clô, Il rebus energetico, Il Mulino, Bologna, 2008
-Armaroli, Balzani, Energia per l'astronave terra, Nuova edizione aggiornata e ampliata
con gli scenari energetici per l’Italia di domani, Zanichelli, Bologna, 2011
-ENEA, Rapporto Energia e Ambiente 2009-2010, L’analisi, 2012, scaricabile gratuitamente dal sito:
http://www.enea.it/it/produzione-scientifica/pdf-rea/2009-2010/REA_200910_L_analisi.pdf
-ENEA, Rapporto Energia e Ambiente. Scenari e Strategie. Verso un’Italia low carbon:
sistema energetico, occupazione e investimenti. Executive Summary, 2013, scaricabile gratuitamente dal sito: http://www.enea.it/it/pubblicazioni/pdf-rea/rea-executivesummary2013.pdf
-ENEA, Analisi trimestrale del sistema energetico italiano - Bilancio anno 2017, n. 1/2018, scaricabile gratuitamente dal sito: http://www.enea.it/it/seguici/pubblicazioni/pdf-sistema-energetico-italiano/01-bollettino-trimestrale-2018.pdf 
Obiettivi formativi:
L’insegnamento intende trasmettere agli studenti le competenze e gli strumenti per affrontare in modo tipicamente interdisciplinare le problematiche connesse alla gestione dell’energia come fattore critico del sistema economico. In particolare, si intende stimolare l’approfondimento delle conoscenze tecnico-scientifiche (con enfasi sugli aspetti ambientali) relative alle risorse ed ai processi energetici per una migliore comprensione dei connessi aspetti economici.
Risultati dell’apprendimento attesi:
1) Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza e comprensione delle problematiche connesse alla gestione dell’energia come fattore critico del sistema economico, con particolare riferimento agli aspetti ambientali; 2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Apprendimento di alcuni approcci e strumenti per affrontare le problematiche della gestione energetica; 3) Autonomia di giudizio: Acquisizione di un approccio critico nella considerazione di risorse e sistemi energetici e dei relativi punti di forza e di debolezza, a livello sia tecnico, sia economico; 4) Abilità comunicative: Capacità di comunicare adeguatamente gli aspetti tecnici ed economici nella gestione delle risorse energetiche, nonché gli impatti ambientali ad essi connessi; 5) Capacità di apprendimento: Capacità di analizzare autonomamente le risorse energetiche e la loro gestione. 
Prerequisiti:
l’insegnamento non prevede alcun prerequisito. 
Metodi didattici:
Verranno privilegiate, per quanto possibile, modalità didattiche attive, con studio di casi e/o analisi di lavori scientifici, supporti didattici multimediali, dimostrazione di software specialistici, lavori di gruppo e simulazioni, visite e seminari di studio. 
Modalità di verifica dell'apprendimento:
L’esame consiste in una prova orale volta a verificare l’avvenuto apprendimento, la padronanza concettuale, la proprietà di linguaggio e la capacità d’interpretazione e di sintesi. La votazione finale è espressa in trentesimi. 
Altre Informazioni:
E-mail: a.raggi@unich.it
Giorni ed orario di ricevimento studenti: da definirsi all’inizio dell’insegnamento. 

L’insegnamento si apre con un’introduzione al problema energetico per poi definire le varie forme di energia. Nella seconda parte si analizzano le fonti convenzionali (fossili) di energia e quindi il ciclo del carbone e di quello del petrolio. Nella terza parte si approfondiscono i principi delle fonti di energia rinnovabili, dove si esaminano tipologie di energia come l’energia da biomasse, l’energia solare, l’energia eolica, ecc. Infine, si chiude con un’introduzione alla struttura del mercato elettrico e alla politica energetica.


- Il problema energetico: presente e futuro. Andamento di riserve, produzione e consumo delle principali fonti energetiche fossili e rinnovabili a livello mondiale e regionale.
- Concetti introduttivi e definizioni. Cos’è l’energia; energia cinetica, energia potenziale; forme di energia “interna” di un sistema; unità di misura dell’energia. La potenza e la relativa misura; interpretazione dell’energia dal punto di vista macroscopico. Interpretazione microscopica del lavoro e dell’energia; le leggi della termodinamica, trasformazioni energetiche e irreversibilità.
- Rassegna dei principali inquinanti connessi ai sistemi energetici e relativi impatti ambientali.
- Il ciclo del carbone. Estrazione e preparazione: principali tecnologie e relativi impatti. Trasporto e movimentazione: modalità, aspetti problematici e relative contromisure. Principali tecnologie di combustione per la produzione di energia elettrica, relativi inquinanti e tecnologie di abbattimento e/o di prevenzione dell’inquinamento. Processi di trasformazione del carbone. Distillazione secca; gassificazione; liquefazione. Il carbone “pulito”.
- Il ciclo del petrolio e del gas naturale. Principali impatti connessi all’estrazione del greggio e del gas naturale. Idrocarburi non convenzionali. Trasporto e trasformazione degli idrocarburi fossili. Combustione per la produzione di energia elettrica: principali tecnologie; Turbina a vapore, turbina a gas e ciclo combinato gas-vapore.
- Introduzione all’impiego di biomasse a fini energetici. Accumulo energetico nella biomassa. Principali limiti e vantaggi dell’impiego di biomasse energetiche. Principali trasformazioni termochimiche e biochimiche della biomassa grezza.
- L’energia solare. Costante solare. Albedo. Densità di potenza ed insolazione media al suolo. Componente diretta e diffusa della radiazione solare. Solare termodinamico. Principali tecnologie di concentrazione solare. Specchi parabolici a fuoco puntiforme e a fuoco lineare. Principali tecnologie di concentrazione solare: campo specchi e torre centrale. Solare termico a bassa temperatura: collettori solari piani e collettori a tubi sotto vuoto. La generazione fotovoltaica.
- L’energia eolica. Direzione e velocità del vento. Potenza meccanica contenuta nell’aria in movimento. Funzionamento macchine eoliche. Macchine ad asse verticale, macchine ad asse orizzontale. Flusso aereo attraverso il rotore. Energia elettrica prodotta da un aerogeneratore. Fattorie del vento. Vantaggi e svantaggi dell’energia eolica.
- Cenni su altre tecnologie di trasformazione energetica.
- Trasformazione della struttura del mercato elettrico (da monopolistico a competitivo) e del prodotto “elettricità” (da commodity a mix diversificato di servizi). Il ruolo della generazione distribuita (GD) nel nuovo contesto del mercato elettrico. Disamina di alcune peculiarità della GD. Opportunità legate allo sviluppo della GD e limiti alla sua diffusione. Misure di politica energetica per favorire la GD.