Centrali termoelettriche a vapore.
Gruppi combinati gas-vapore. Impianti idroelettrici.
Impianti nucleari (BWR, PWR) . Impianti nucleari della generazione III+ e IV.
La cogenerazione con turbine a vapore in contropressione. Cogenerazione con turbine a gas e con gruppi combinati. Cogenerazione con motori a combustione interna
• Power Generation Handbook – P. Kiameh –Mc Graw Hill – 2002 ISBN 0- 07-139604-7
• Handbook of Nuclear Engineering - Springer - ISBN:978-0-387-98130-7
• slide integrative distribuite a lezione.
Obiettivi Formativi
Completamento ed approfondimento delle conoscenze relative alle caratteristiche costruttive e funzionali delle centrali termiche e nucleari per la produzione di energia elettrica con particolare riferimento alla ottimizzazione energetico-impiantistica, alla riduzione dell'impatto ambientale, alla sostenibilità economica. Completamento e approfondimento delle conoscenze relative ai sistemi di cogenerazione (energia elettrica, termica e frigorigena).
Approfondimento conoscenze in ambito energetico ed elettrico
Strumenti per la modellazione dei sistemi energetici/meccanici/propulsivi e loro ruolo a supporto dell’analisi e progettazione di sistemi e componenti. La comprensione dell’organizzazione dell’informazione in basi di dati e della progettazione informatica a supporto dei processi
Approfondimenti di termodinamica applicata, termoeconomia, sostenibilità ambientale degli impianti, macchine, componenti e sistemi per la produzione e conversione dell’energia. Metodologie per l’individuazione delle inefficienze termodinamiche ed economiche dei sistemi energetici e dei componenti. Sostenibilità ambientale ed economica.
Capacità di progettare, analizzare, pianificare e gestire sistemi di conversione energetica, e il loro impatto ambientale ed impianti di servizio e di processo anche complessi e/o innovativi
Identificare, formulare e risolvere problemi di ingegneria industriale, in particolare energetica.
Prerequisiti
Si richiedono conoscenze pregresse sui sistemi energetici acquisite nei corsi di laurea in Ingegneria meccanica, in particolare quelle dei corsi di Sistemi energetici e Macchine.
Metodi Didattici
Lezioni frontali, esercitazioni, sviluppo assistito a un caso studio
Modalità di verifica apprendimento
L'esame finale ha lo scopo di accertare l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità (ossia l'acquisizione dei risultati di apprendimento) tramite lo svolgimento di:
• un elaborato tecnico
• un esame orale
Sarà richiesta la stesura di un ELABORATO TECNICO inerente all'analisi energetica di un impianto industriale oppure una ricerca bibliografica sempre inerente all'impiego industriale dell'energia. L'elaborato è deciso assieme al docente e viene svolto singolarmente o in coppia e viene richiesto un impegno pari a 3 CFU per ciascun studente. L'elaborato verrà presentato al docente qualche giorno prima dell'appello. Verrà assegnato un voto all'elaborato che inciderà sulla votazione finale. Senza aver presentato l'elaborato con voto sufficiente, non è permesso sostenere l'esame orale.
Alla data dell'appello, ci sarà una PROVA ORALE che consiste in una conversazione tecnica con il docente volta a verificare le conoscenze acquisite inerenti e far emergere la capacità di affrontare autonomamente un problema di progettazione (talune volte possono essere proposti brevi esercizi sulla linea di quelli svolti in classe durante le esercitazioni). Generalmente saranno svolte due domande sugli argomenti del corso e quanto spiegato in aula.
Il voto finale è principalmente composto dalla prova orale, ma con correzioni in base al voto dell'elaborato tecnico.
Programma del corso
Cenni sui fabbisogni energetici e fonti primarie, usi dell'energia. Mix energetico per la produzione di elettricità. Rete elettrica nazionale e internazionale. Curve di domanda elettrica.
Le grandi centrali per la generazione di energia elettrica. Problematiche generali di impatto ambientale.
Centrali termoelettriche. Cicli termodinamici. . Miglioramenti dell'efficienza del ciclo. Il ciclo del combustibile. Il circuito dei fumi. Il circuito acqua vapore. Elementi di dimensionamento. Camera di combustione. Evaporazione e surriscaldamento. Dimensionamento caldaia. Corpi turbina. Varie configurazioni impiantistiche. Condensatori, torri evaporative degasatori
Cicli combinati. Varie configurazioni impiantistiche.
Impianti nucleari, fisica nucleare, fisica del reattore. La fissione come fonte di energia termica. Configurazione delle filiere nucleari, cenni storici. Impianti PWR Lay out, cicli termodinamici. Problemi di sicurezza. Impianti BWR e loro evoluzione. Progetto CANDU . Calcolo del ciclo termodinamico. Reattori veloci. Reattori autofertilizzanti. Reattori della terza generazione. Prospettive future (Reattori di generazione III+ e IV).
Cogenerazione con turbine a vapore. Cogenerazione con turbine a gas e gruppi combinati. Sviluppo del progetto di massima di un impianto di cogenerazione. Cogenerazione con motori alternativi a Combustione Interna. Trigenerazione. Analisi assistita di un caso di studio.