Appunti di Tecnologie innovative per la produzione, il trasporto e l'accumulo dell'energia elettrica m

Riassunto per l'esame di Tecnologie Innovative per la Produzione, il Trasporto e l'Accumulo dell'energia elettrica M del prof. Fabiani, basato su appunti personali e studio delle dispense e lucidi del docente a disposizione degli studenti. Gli argomenti trattati possono essere suddivisi in 5 macro argomenti: 1) Applicazioni delle Nanotecnologie nel campo elettrico ed energetico, Materiali nanostrutturati: principali metodi di sintesi; caratterizzazione delle proprietà; polimeri/silicati lamellari; nanotubi di carbonio, Cenni alle principali applicazioni dei materiali nanostrutturati in ambito energetico: batterie, celle a combustibile, pannelli fotovoltaici. 2) Sistemi elettrochimici per l'accumulo dell'energia, Principi di funzionamento delle batterie: pila di Volta e Daniell, polarizzazione e reversibilità, Caratteristiche delle batterie: tensione, capacità e loro dipendenza da fattori progettuali, Accumulatori: accumulatori acidi (reazioni elettrochimiche fondamentali, gassing e accumulatori a ricombinazione di gas, caratteristiche delle celle al piombo), accumulatori alcalini (tipi, reazioni elettrochimiche fondamentali, caratteristiche delle celle al cadmio, batterie sigillate), accumulatori per automobile. Accumulatori innovativi: celle zinco/aria, Zebra, al litio-ioni e ai polimeri di litio. 3) Celle a combustibile: Principi di funzionamento della cella, effetto dei parametri operativi sulle prestazioni. Tipi di celle (AFC, PEMFC, PAFC, MCFC e SOFC) ed applicazioni. Principali metodologie di produzione dell'idrogeno (elettrolisi e reforming). 4) Componenti a Superconduttori, Aspetti generali della superconduttività : cenni storici, proprietà macroscopiche, fenomenologia dei superconduttori, superconduttori del I tipo, temperatura critica campo critico, corrente critica, frequenza critica e mutui legami, lo stato intermedio e lo stato misto, superconduttori del II tipo, teoria di London, cenni sulle teorie di Ginnzburg-Landau e BCS, superconduttori reali e fenomeni di pinning. Ossidi superconduttori - una nuova classe di materiali per l'ingegneria elettrica: materiali superconduttori per le applicazioni elettriche, struttura cristallina e metodi di preparazione, BSCCO e YBCO, configurazione dei manufatti superconduttori per applicazioni energetiche. Metodi per la caratterizzazione elettromagnetica dei superconduttori: misura della corrente critica, misura della magnetizzazione e ciclo di isteresi. Esercitazioni di laboratorio. Applicazioni nel settore energetico: vari tipi di applicazioni (risonanza magnetica, limitatori di corrente, SMES, motori e trasformatori, cavi a superconduttori). 5) Produzione di energia fotovoltaica, Effetto fotovoltaico. Principali tecnologie nel campo del fotovoltaico: celle al silicio (monocristallino, policristallino, amorfo); celle a film sottile, celle organiche. Criteri di progetto di un impianto fotovoltaico. Esempi di progettazione.

Appunti presi a lezione del corso di Tecnologie innovative per la produzione, il trasporto e l'accumulo dell'energia elettrica M (TEI), tenuto dal professore Davide Fabiani per il corso di laurea magistrale di Ingegneria Energetica, Unibo, Bologna. Simulazioni d'esame, domande d'esame, esercitazioni, etc...