Sistemi Energetici E Fonti Rinnovabili 2021/2022

FONTI DI ENERGIA E SISTEMI ENERGETICI NAZIONALI Classificazione delle fonti di energia, degli usi finali, degli impianti di conversione; definizione di fattore di utilizzo e ore equivalenti di funzionamento. FONTI FOSSILI E PROCESSI DI COMBUSTIONE Panoramica sulle fonti fossili e sui combustibili da esse derivati. Analisi dei processi di combustione: potere calorifico; rapporto stechiometrico; composizione e proprietà termofisiche dei gas combusti; tonalità termica; indice di Wobbe; temperatura adiabatica di fiamma; rendimento di un generatore di calore; emissioni specifiche di CO2; caratteristiche e proprietà dei principali combustibili fossili; applicazioni di motori a combustione interna ed esterna nella generazione di energia elettrica e nel trasporto. FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE Generalità Classificazione delle fonti di energia rinnovabile; fattore di capacità o ore equivalenti di funzionamento; analisi economica: costo dell'elettricità prodotta o Levelized Cost Of Electricity (LCOE). Energia idroelettrica Classificazione delle centrali idroelettriche; impianti idraulici di accumulazione dell'energia; diagramma cronologico delle portate e diagrammi dei deflussi. Energia solare Caratteristiche della radiazione solare, irradianza al suolo su superfici orizzontali e inclinate, insolazione media, irradianza e insolazione in condizioni reali, banche dati radiazione solare, confronto condizioni reali - cielo sereno, mappa DNI, GHI. Semiconduttori e giunzioni p-n. Effetto fotovoltaico; celle fotovoltaiche: struttura, circuito equivalente e curva caratteristica, definizione delle condizioni di riferimento, rendimento, prestazioni al variare dell'irradianza e della temperatura della cella. Impianti fotovoltaici: rendimento e prestazioni; schede tecniche di moduli fotovoltaici; ore equivalenti. Energia eolica Formazione dei venti, analisi anemometrica, caratteristiche della distribuzione della velocità del vento, influenza della quota sulla velocità del vento, potenza disponibile, densità di energia e densità di potenza media disponibili. Conversione di energia: definizione di coefficiente di potenza di un aerogeneratore, limite di Betz; aerogeneratori: caratteristiche generali di turbine ad asse orizzontale, curva di potenza, specifiche tecniche, producibilità di impianti eolici, ore equivalenti. IL VETTORE ENERGETICO IDROGENO Produzione Panoramica sui sistemi di produzione dell’idrogeno. Elettrolisi: fondamenti teorici, tensione teorica di cella, curva di polarizzazione, rendimento del processo; classificazione e caratteristiche prestazionali degli elettrolizzatori (alcalini, PEM, SOEC); analisi economica (Levelized Cost of Hydrogen). Impiego Celle a combustibile: fondamenti teorici, tensione teorica di cella, curva di polarizzazione, rendimento di cella e complessivo; classificazione e caratteristiche prestazionali delle principali celle a combustibile. Analisi economica. Accumulo Classificazione e caratteristiche delle tecnologie di accumulo dell'idrogeno in fase gassosa o liquida. Cenni a tecnologie alternative: idruri metallici, idruri chimici, Liquid Organic Hydrogen Carriers, etc. ACCUMULO DI ENERGIA Generalità sui sistemi di accumulo di energia: classificazione, definizioni operative. Applicazioni, classificazione e caratteristiche dei principali sistemi di accumulo di energia elettrica e termica. Analisi economica di sistemi di accumulo di energia elettrica: Levelised Cost of Storage (LCOS).