Impatto Ambientale dei Sistemi Energetici - Appunti Completi e Domande d'esame

ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA

Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica

Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica

Appunti Completi - Domande d’esame

Impatto Ambientale dei Sistemi Energetici M

Prof. Ing. Andrea De Pascale

Anno Accademico 2021-2022

IMPATTO AMBIENTALE DEI SISTEMI ENERGETICI M (A.A.2021-22) Prof. A. De Pascale

–

Introduzione al corso. (1 lez. 3h)

• Il panorama energetico mondiale ed italiano. Fonti primarie, trasformazioni energetiche e l'impatto ambientale. La necessità di indicatori per

quantificare l'impatto ambientale. Gli aspetti chiave del corso, in relazione allo scenario energetico attuale.

–

Inquinamento atmosferico dai sistemi energetici. (3 lez. 7 h)

• Quantificazione degli inquinanti in aria: unità di misura, concentrazioni, la diluizione, fattori di emissione input/output based.

• L’inquinante NOx: meccanismi di formazione; velocità formazione thermal NOx; Prompt e post-flame; effetti sull'ambiente: smog

fotochimico, distruzione O3 d'alta quota e deposizioni acide.

• L’inquinante CO: formazione e velocita' di rimozione; effetti sull'ambiente. Cenni su HC ed SOx dalla combustione ed effetti sull’ambiente.

–

Elementi di combustione ai fini dell'impatto dei sistemi energetici. (2 lez. 5h)

• Definizioni e variabili chiave: rapporto di equivalenza, limiti di infiammabilità, temperatura di fiamma.

• Combustione premiscelata e Velocità di propagazione fiamma premiscelata in regime laminare e turbolento.

• Fenomeni chimico-fisici nelle fiamme premix e non-premix. Schema jet flame di diffusione e scale temporali del mixing e della chimica.

–

Impatto ambientale dei gruppi turbogas e dei cicli combinati. (5 lez. 15h)

• Richiami su dimensioni e prestazioni. Condizioni al contorno della combustione nel TG. Intensita' di combustione e carico termico specifico.

• Il combustore convenzionale: architettura e funzioni dei componenti. Diffusore e calcolo contropressione di inerzia. Il liner e la diluizione.

Lo Swirler: la geometria, le funzioni aerodinamiche, confronto con e senza swirler, il Numero di swirl.

• Formazione inquinanti nel TG: effetti dei fattori chiave temperatura e tempo di residenza e le zone di formazione di NOx e CO.

• l’iniezione di

Tecnologie BAT per combustori a ridotto impatto: inerti, le modalità e prestazioni del w/s inj; il concetto di staging e schemi di

combustori RQL e lean-lean; il concetto lean premix.

• Aspetti funzionali e architetture di alcuni combustori DLN di ultima generazione (SOLAR premix, GE DLE, ex Alstom EV, Ansaldo GT36).

• Emissioni da combustori convenzionali e DLE al variare del carico; altri fattori che influenzano le emissioni a consuntivo.

• Sistemi ULE: Sistemi di post-trattamento (SCR e SCONOX). Cenni sui combustori catalitici (schema, profilo temperatura).

–

L'utilizzo dell'idrogeno nelle turbine a gas. (3 lez. 8h)

• GT-fuels, processi di produzione H2, proprietà miscele H2-CH4 (densità, massa molecolare, densità energetica, volumi e pressioni

stoccaggio);

• Combustione e H2: fattore di emissione CO2, indice di Wobbe, limiti infiammabilità, velocità di propagazione fiamma, temperatura fiamma,

NOx, cenni sulle nuove architetture di combustori TG;

• dell’H2

Effetti sulle turbomacchine: modifiche espansore e compressore del TG;

• dell’H2

Effetti sulla rete del gas naturale: le stazioni di compressione e la spesa energetica.

–

Inquinamento termico e sistemi di raffreddamento dei sistemi energetici. (2 lez. 6h)

• La potenza termica scaricata dagli impianti termoelettrici: effetto del rendimento.

• Sistemi di raffreddamento. Circuito aperto ed impatto ambientale.

• Torre evaporativ