Domande esame sistemi solari e geotermici m

Domande esame Sistemi solari e geotermici, parte del professor Morini. In questo pdf sono contenute le domande e gli argomenti che il professore chiede all'esame.
In fondo sono presenti anche vecchie prove d'esame con alcuni esercizi svolti.

Conoscenze e abilità da conseguire
Il corso si propone di fornire agli studenti gli strumenti fondamentali per la progettazione e la valutazione economica ed exergetica di impianti per l'utilizzazione dell'energia solare e geotermica. Tale obiettivo viene perseguito attraverso l'illustrazione e l'analisi dei più recenti metodi di calcolo per il dimensionamento di sistemi di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria a pannelli solari termici, di campi fotovoltaici fissi e ad inseguimento per la produzione di energia elettrica, di pompe di calore geotermiche. Il corso si propone inoltre di fornire criteri per l'integrazione ottimale di queste tecniche al fine di realizzare edifici passivi ad energia zero.

Programma/Contenuti
Modulo 1 (Energia Solare)

Radiazione solare e atmosfera. Energia solare. Calcolo dello spettro di emissione del sole e della costante solare. Proprietà notevoli dell'atmosfera terrestre e interazione con la radiazione solare. Bilancio energetico globale del sistema terra-atmosfera-sole.

Geometria solare e calcolo dell'irraggiamento. Coordinate spaziali e temporali per l'analisi del movimento apparente del sole. Angoli per la caratterizzazione delle superfici captanti. Calcolo dell'angolo di incidenza della radiazione solare su una superficie comunque orientata ed inclinata. Calcolo dell'irraggiamento solare giornaliero su una superficie posta all'estradosso dell'atmosfera terrestre. Irraggiamento solare giornaliero su una superficie al suolo: calcolo della componente diretta, diffusa e riflessa. Calcolo dell'angolo di inclinazione ottimale di una superficie fissa per massimizzare l'irraggiamento solare raccolto. Calcolo dell'irraggiamento globale istantaneo. Sistemi ad inseguimento ad 1 o 2 assi di rotazione. Ombreggiamento: diagramma solare. Esempi numerici sull'uso del diagramma solare.

Applicazioni solari per la produzione di energia termica a bassa temperatura. Pannelli solari termici. Curva caratteristica di un collettore. Determinazione sperimentale delle caratteristiche dei pannelli. Pannelli a circolazione naturale. Pannelli a circolazione forzata. Pannelli a svuotamento. Il fenomeno della stagnazione. Dimensionamento vaso di espansione e dissipatore. Metodo F-Chart per il calcolo del fattore di copertura solare mensile. Definizione di X e Y secondo norma UNI TS 11300/4. Determinazione del fattore di copertura solare. Studio del ruolo dell'accumulo termico nei sistemi termici solari per la produzione di acqua calda sanitaria. Ricostruzione dei profili orari di carico e scarico del serbatoio di accumulo. Impianti solari per il riscaldamento di piscine scoperte.

Sistemi a concentrazione. Equazione di bilancio termico di un sistema concentratore-ricevitore. Proprietà dei sistemi di concentrazione dell'energia solare. Sistemi a torre. Lenti di Fresnel. Concentratori parabolico-cilindrici. Dish Stirling. Calcolo del fattore di concentrazione. Caratteristiche dei ricevitori. Rendimento del sistema di concentrazione. Rendimento del ricevitore. Rendimento istantaneo utile. Forni solari. Centrali elio-termoelettriche (solare termodinamico).

Solar cooling. Macchine ad assorbimento e STR. Valutazioni energetiche sull'uso accoppiato di macchine ad assorbimento e collettori solari termici. Dimensionamento della superficie captante dei pannelli solari da utilizzare per l'alimentazione di macchine frigorifere. Macchine combinate ciclo Rankine-ciclo frigorifero a compressione e macchine ad assorbimento.

Sistemi fotovoltaici. Caratteristiche dei semi-conduttori. Efficienza quantica e risposta spettrale. Efficienza energetica ideale. Efficienza energetica reale. Celle multi giunzione III-V. Modello elettrico equivalente di una cella fotovoltaica. Curva caratteristica. Potenza elettrica massima. Calcolo dell'energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico con il metodo della norma UNI TS 11300-4. Moduli solari ibridi PV/T. Sistemi fotovoltaici a concentrazione CPV.