Appunti di Energetica

Appunti presi a lezione di energetica e rielaborati successivamente, sono molto completi con anche grafici, figure e schemi. Programma/Contenuti Definizione delle unità di misura per i consumo energetici: tep, tec, barile di petrolio. Breve storia italiana dell' energia. I consumi energetici nel mondo e in Italia. Analisi del Rapporto Enea 2015. Richiami di termodinamica: definizioni di base, prima legge, energia, seconda legge, impossibilità del moto perpetuo del secondo tipo. Relazione fondamentale ed equazione di Gibbs per il sistema aperto. Definizione dei potenziali chimici. Potenziale chimico di un gas perfetto. Equazione di Eulero. Coefficienti stechiometrici e condizione di equilibrio chimico. Funzione di disponibilità adiabatica. Funzione di disponibilità di Keenan. Flow availability Exergia. Exergia di deflusso. Equazione di bilancio di exergia per un sistema monocomponente chiuso e per un sistema aperto. Definizione di rendimento exergetico. Calcolo del rendimento exergetico di un ciclo motore, di un ciclo frigorifero e di una pompa di calore. Calcolo del rendimento exergetico di pompa, compressore, caldaia, scambiatore di calore. Esercizi sul calcolo del rendimento exergetico. Presentazione del mercato dell' energia elettrica. Struttura della bolletta elettrica. Presentazione del mercato del gas naturale. Certificati Bianchi e verdi. Ruolo dell’ Energy manager e dell’ Esperto in Gestione dell’ Energia. Elementi di analisi economica. Definizione di simple pay back, discounted pay back, valore attuale netto, tasso interno di rendimento. Analisi energetica, exergetica, ambientale ed economica applicata ad alcuni esempi concreti, per la sostituzione di una caldaia e di uno scaldabagno. L'energia solare. Richiami di irraggiamento termico e introduzione generale all' energia solare. Energia solare. Analisi degli impianti a bassa temperatura. I collettori solari piani e la loro efficienza. Confronto energetico ed economico di una caldaia a gas naturale e di un collettore solare. Energia da biomasse. Classificazione delle biomasse e degli impianti. Processo termochimici. Processi biochimici. Produzione di biogas. Produzione di biodisel e oli. Energia eolica. Dinamica delle masse d'aria: forze di gradiente barico e di Coriolis. Vento geostrofico. Forza centrifuga. Cicloni e anticicloni. Forza di attrito nel campo di isobare piane parallele. Distribuzione verticale di temperatura. Campo di pressione nella troposfera. Campo di densità dell' aria nella troposfera. Caratterizzazione del sito eolico: densità di probabilità di Weibull per la velocità del vento. Calcolo della velocità media e della varianza secondo la distribuzione di probabilità di Weibull. Calcolo della velocità mediana. Calcolo di K e con il metodo analitico, il metodo delle correlazioni sperimentali, il metodo dei minimi scarti quadrati, il metodo dei minimi quadrati rispetto alla frequenza cumulata. Calcolo della potenza del vento. Coefficiente di potenza. Determinazione della potenza massima trasferibile. Limite di Betz. Curva di potenza di un aerogeneratore. Esempi di macchine eoliche. Valutazione economica del costo unitario dell' energia elettrica per kWh.

Riassunti di tutte le domande fatte dal professore, c'è scritto tutto quello che vuole sapere all'esame. Programma/Contenuti Definizione delle unità di misura per i consumo energetici: tep, tec, barile di petrolio. Breve storia italiana dell' energia. I consumi energetici nel mondo e in Italia. Analisi del Rapporto Enea 2015. Richiami di termodinamica: definizioni di base, prima legge, energia, seconda legge, impossibilità del moto perpetuo del secondo tipo. Relazione fondamentale ed equazione di Gibbs per il sistema aperto. Definizione dei potenziali chimici. Potenziale chimico di un gas perfetto. Equazione di Eulero. Coefficienti stechiometrici e condizione di equilibrio chimico. Funzione di disponibilità adiabatica. Funzione di disponibilità di Keenan. Flow availability Exergia. Exergia di deflusso. Equazione di bilancio di exergia per un sistema monocomponente chiuso e per un sistema aperto. Definizione di rendimento exergetico. Calcolo del rendimento exergetico di un ciclo motore, di un ciclo frigorifero e di una pompa di calore. Calcolo del rendimento exergetico di pompa, compressore, caldaia, scambiatore di calore. Esercizi sul calcolo del rendimento exergetico. Presentazione del mercato dell' energia elettrica. Struttura della bolletta elettrica. Presentazione del mercato del gas naturale. Certificati Bianchi e verdi. Ruolo dell’ Energy manager e dell’ Esperto in Gestione dell’ Energia. Elementi di analisi economica. Definizione di simple pay back, discounted pay back, valore attuale netto, tasso interno di rendimento. Analisi energetica, exergetica, ambientale ed economica applicata ad alcuni esempi concreti, per la sostituzione di una caldaia e di uno scaldabagno. L' energia solare. Richiami di irraggiamento termico e introduzione generale all' energia solare. Energia solare. Analisi degli impianti a bassa temperatura. I collettori solari piani e la loro efficienza. Confronto energetico ed economico di una caldaia a gas naturale e di un collettore solare. Energia da biomasse. Classificazione delle biomasse e degli impianti. Processo termochimici. Processi biochimici. Produzione di biogas. Produzione di biodisel e oli. Energia eolica. Dinamica delle masse d'aria: forze di gradiente barico e di Coriolis. Vento geostrofico. Forza centrifuga. Cicloni e anticicloni. Forza di attrito nel campo di isobare piane parallele. Distribuzione verticale di temperatura. Campo di pressione nella troposfera. Campo di densità dell' aria nella troposfera. Caratterizzazione del sito eolico: densità di probabilità di Weibull per la velocità del vento. Calcolo della velocità media e della varianza secondo la distribuzione di probabilità di Weibull. Calcolo della velocità mediana. Calcolo di K e con il metodo analitico, il metodo delle correlazioni sperimentali, il metodo dei minimi scarti quadrati, il metodo dei minimi quadrati rispetto alla frequenza cumulata. Calcolo della potenza del vento. Coefficiente di potenza. Determinazione della potenza massima trasferibile. Limite di Betz. Curva di potenza di un aerogeneratore. Esempi di macchine eoliche. Valutazione economica del costo unitario dell' energia elettrica per kWh.