Insegnamento LABORATORIO DI MACCHINE

Nome del corso Ingegneria meccanica
Codice insegnamento A003555
Curriculum Energia
Docente responsabile Giovanni Cinti
CFU 8
Regolamento Coorte 2023
Erogato Erogato nel 2023/24
Erogato altro regolamento
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Tipo attività Attività formativa integrata
Suddivisione

LABORATORIO DI SISTEMI DI PROPULSIONE

Codice A003557
CFU 4
Docente responsabile Jacopo Zembi
Docenti
  • Jacopo Zembi
Ore
  • 32 ore - Jacopo Zembi
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/08
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Contenuti Analisi dei sistemi di propulsione per la mobilità sostenibile:
- analisi energetica del veicolo, modalità operative powertrain
- powertrain basati su motori a combustione interna
- powertrain ibridi basati su interazione fra motori a combustione interna e motori elettrici
- powertrain full electric basati sull’utilizzo di motori elettrici
Testi di riferimento Appunti forniti a lezione

- Guzzella, L., Sciarretta, A., Vehicle Propulsion Systems – Introduction to Modeling and Optimization. Springer, 2013, 10.1007/978-3-642-35913-2
Obiettivi formativi L'insegnamento rappresenta un corso di sistemi energetici a forte vocazione sperimentale.
L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti competenze avanzate per l'analisi progettuale e di verifica di funzionamento dei componenti e dei sistemi energetici per la mobilità sostenibile.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- Analisi dei sistemi di propulsione: motori a combustione interna innovativi, powertrain ibridi ed elettrici.
- Analisi delle problematiche di accoppiamento veicolo-powertrain, con particolare attenzione all’impatto energetico ed inquinante.
- Analisi e ottimizzazione delle strategie di controllo powertrain con esecuzione del ciclo di omologazione veicolo.
Prerequisiti Gli argomenti trattati nel modulo richiedono di avere la capacità di risolvere semplici bilanci di massa ed energia e la capacità di risolvere semplici integrali e derivate.
Metodi didattici Il corso è organizzato nel seguente modo:
- Lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso.
- Lezioni nei laboratori di macchine.
Modalità di verifica dell'apprendimento - prova orale
- progetto/caso studio
Programma esteso - Unità didattica 1: Analisi energetica del veicolo: cinetica, potenziale, aerodinamica, rotolamento, inerzia. Modalità operative powertrain: trazione, frenata, veleggiamento

- Unità didattica 2: Powertrain basati su motori a combustione interna
Cenni storici, principi di funzionamento. Modellazione.
Powertrain basati su motori a combustione interna (ICEs) innovativi, tipologie standard, confronto con soluzioni innovative a basso impatto ambientale con l’uso di combustibile di origine non fossile, come idrogeno, ammoniaca, metanolo, etanolo, accesi da accenditori innovativi (Plasma Assisted Igniters, PAI – PreChambers). Vantaggi e svantaggi delle diverse configurazioni (benzina, diesel), con diverse tipologie di tramissione (manuale, automatica, CVT).

- Unità didattica 3: Powertrain ibridi basati su interazione fra motori a combustione interna e motori elettrici
Cenni storici, principi di funzionamento. Diagrammi e flussi di potenza. Modellazione.
Impatto energetico e ambientale, necessità nel contesto della mobilità sostenibile. Vantaggi e svantaggi delle diverse configurazioni series hybrid, parallel hybrid, architetture complesse.

- Unità didattica 4: Powertrain basati su motori elettrici
Cenni storici, principi di funzionamento. Diagrammi e flussi di potenza. Modellazione.
Impatto energetico e ambientale, necessità nel contesto della mobilità sostenibile. Powertrain full electric basati sull’utilizzo di motori elettrici alimentati da pacchi batteria, o alimentati da celle a combustibili. Analisi dei componenti di elettronica di potenza: DC/AC Converters (Inverters for e-motor), DC/DC Converters for electrical adaptation, AC/DC Converters (battery chargers).
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile 7 - energia pulita e accessibile
11 - città e comunità sostenibili
13 - agire per il clima

LABORATORIO DI SISTEMI ENERGETICI

Codice A003556
CFU 4
Docente responsabile Giovanni Cinti
Docenti
  • Giovanni Cinti
Ore
  • 32 ore - Giovanni Cinti
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/08
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Contenuti Analisi delle tecnologie a supporto della sostenibilità dei sistemi energetici:
- sistemi di stoccaggio dell’energia elettrica: sistemi di pompaggio (PHS), sistemi ad aria compressa (CAES), volano (FES), sistemi a batteria, sistemi ad accumulo di idrogeno (HES) e Power to X, batterie a flusso (FBES), sistemi a capacitori e super capacitori, sistemi a superconduttori magnetici (SMES).
- Sistemi di cattura, utilizzo e stoccaggio della CO2 (CCUS).
Testi di riferimento Appunti forniti a lezione, pubblicazioni scientifiche condivise dal docente
Obiettivi formativi L'insegnamento rappresenta un corso di impianti e componenti di sistemi energetici a forte vocazione applicativa e sperimentale.
L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti competenze avanzate per l'analisi progettuale e di verifica di funzionamento delle tecnologie e dei componenti dei sistemi energetici per l’accumulo energetico e la cattura della CO2 (CCUS) .
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- Analisi dei sistemi di accumulo dell’energia: scopo dell’accumulo, parametri di valutazione, analisi delle tecnologie, confronto tra le tecnologie;
- Analisi dei sistemi di cattura stoccaggio e utilizzo della CO2 (CCUS). Principi di funzionamento, principali tecnologie adottate, parametri di valutazione e confronto delle differenti soluzioni, studio dei progetti in corso e valutazione dei relativi risultati.
Prerequisiti Gli argomenti trattati nel modulo richiedono di avere la capacità di risolvere semplici bilanci di massa ed energia e la capacità di risolvere semplici integrali e derivate.
Metodi didattici Il corso è organizzato nel seguente modo:
Lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso
Lezioni nei laboratori di macchine.
Altre informazioni Il corso è organizzato nel seguente modo:
Lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso
Lezioni nei laboratori di macchine.
Modalità di verifica dell'apprendimento prova orale
progetto/caso studio
Programma esteso - Unità didattica 1: analisi dello scenario energetico, l’evoluzione del sistema elettrico, del sistema dei trasporti e del sistema residenziale/industriale;
- Unità didattica 2: Analisi dei sistemi di stoccaggio dell’energia elettrica, sistemi di pompaggio (PHS), sistemi ad aria compressa (CAES), volano (FES), sistemi a batteria, sistemi ad accumulo di idrogeno (HES), sistemi Power to X, batterie a flusso (FBES), sistemi a capacitori e super capacitori, sistemi a superconduttori magnetici (SMES).
- Unità didattica 3: Sistemi cattura e stoccaggio della CO2: principi di funzionamento. Confronto con altre soluzioni di separazione, sviluppi futuri della ricerca. Studio dei sistemi di utilizzo della CO2, confronto tra le differenti tecnologie, valutazione della stabilità dell’accumulo.
- Unità didattica 4: valutazioni di sostenibilità dei sistemi energetici. Studio degli impatti ambientali (LCA) degli impatti economici (TCO e LCOE) e degli impatti sociali;
- Unità didattica 5: tecniche di modellazione termodinamica. Esempi di modellazione 0 dimensionale di impianti per l’accumulo energetico. Presentazione ed utilizzo di sistemi per la valutazione della sostenibilità dei sistemi energetici con esempi applicativi delle tecnologie studiate.