Il corso ha l’obiettivo di presentare il tema della generazione di potenza elettrica a partire da risorse energetiche rinnovabili disponibili sulla superficie terrestre, di classificare le sorgenti e le relative caratteristiche, di illustrare le apparecchiature e i dispositivi coinvolti nel processo di captazione e conversione della potenza, di descrivere le più comuni strategie di regolazione per l’estrazione della massima potenza dalle sorgenti e per il funzionamento in isola o in connessione alla rete elettrica. Gli studenti acquisiranno le competenze necessarie per l’analisi del funzionamento dei sistemi impiegati nella generazione di potenza elettrica a partire dalle risorse energetiche rinnovabili presenti sulla superficie terrestre
scheda docente
materiale didattico
Il sistema elettrico: generazione, trasmissione e distribuzione.
Il concetto di sostenibilità.
Fonti rinnovabili di energia.
Idroelettrico.
Energia dal mare.
Energia eolica.
Energia solare.
Unità di generazione della potenza elettrica: motore primo, generatore elettrico, convertitore elettronico di potenza.
Unità di accumulo dell’energia.
Unità di generazione della potenza elettrica in funzionamento in isola e con connessione alla rete elettrica.
▪ Additional Documents and Numerical Exercises? - https://ingegneriacivileinformaticatecnologieaeronautiche.el.uniroma3.it/course/
Programma
Il panorama nazionale e internazionale dell’energia elettrica: produzione e consumi.Il sistema elettrico: generazione, trasmissione e distribuzione.
Il concetto di sostenibilità.
Fonti rinnovabili di energia.
Idroelettrico.
Energia dal mare.
Energia eolica.
Energia solare.
Unità di generazione della potenza elettrica: motore primo, generatore elettrico, convertitore elettronico di potenza.
Unità di accumulo dell’energia.
Unità di generazione della potenza elettrica in funzionamento in isola e con connessione alla rete elettrica.
Testi Adottati
▪ Serdar Celik – Sustainable Energy, Engineering Fundamentals and Applications – Cambridge University Press▪ Additional Documents and Numerical Exercises? - https://ingegneriacivileinformaticatecnologieaeronautiche.el.uniroma3.it/course/
Modalità Valutazione
Prova scritta
scheda docente
materiale didattico
Il sistema elettrico: generazione, trasmissione e distribuzione.
Il concetto di sostenibilità.
Fonti rinnovabili di energia.
Idroelettrico.
Energia dal mare.
Energia eolica.
Energia solare.
Unità di generazione della potenza elettrica: motore primo, generatore elettrico, convertitore elettronico di potenza.
Unità di accumulo dell’energia.
Unità di generazione della potenza elettrica in funzionamento in isola e con connessione alla rete elettrica.
▪ Additional Documents and Numerical Exercises? - https://ingegneriacivileinformaticatecnologieaeronautiche.el.uniroma3.it/course/
Programma
Il panorama nazionale e internazionale dell’energia elettrica: produzione e consumi.Il sistema elettrico: generazione, trasmissione e distribuzione.
Il concetto di sostenibilità.
Fonti rinnovabili di energia.
Idroelettrico.
Energia dal mare.
Energia eolica.
Energia solare.
Unità di generazione della potenza elettrica: motore primo, generatore elettrico, convertitore elettronico di potenza.
Unità di accumulo dell’energia.
Unità di generazione della potenza elettrica in funzionamento in isola e con connessione alla rete elettrica.
Testi Adottati
▪ Serdar Celik – Sustainable Energy, Engineering Fundamentals and Applications – Cambridge University Press▪ Additional Documents and Numerical Exercises? - https://ingegneriacivileinformaticatecnologieaeronautiche.el.uniroma3.it/course/
Modalità Frequenza
Non obbligatoriaModalità Valutazione
Tema scritto su domande proposte dalla commissione d'esame e prova orale
scheda docente
materiale didattico
Origine e caratteristiche del vento. Equilibrio geostrofico e vento geostrofico. Strato limite atmosferico e profilo verticale della velocità del vento. Effetti della rugosità superficiale. Turbolenza atmosferica e principali grandezze utilizzate per la sua caratterizzazione. Variabilità temporale della risorsa eolica ed eventi estremi. Implicazioni delle caratteristiche del vento per la produzione energetica e per i carichi agenti sugli aerogeneratori.
Principi di funzionamento degli aerogeneratori
Tipologie di aerogeneratori e principali componenti di una moderna turbina eolica ad asse orizzontale. Conversione dell’energia cinetica del vento. Potenza disponibile nella corrente eolica. Curve caratteristiche di funzionamento e curva di potenza di un aerogeneratore.
Aerodinamica del rotore
Teoria monodimensionale del disco attuatore. Fattore di induzione assiale, coefficiente di potenza e limite di Betz. Introduzione ai principi di funzionamento aerodinamico delle pale. Cenni alla teoria Blade Element Momentum (BEMT) e alla sua applicazione per l’analisi delle prestazioni del rotore.
Principi di progettazione preliminare di un aerogeneratore
Principali parametri di progetto: diametro del rotore, area spazzata, velocità di rotazione, tip-speed ratio e caratteristiche geometriche essenziali delle pale. Relazione tra condizioni della risorsa eolica, dimensionamento della macchina e prestazioni energetiche. Principali vincoli e compromessi progettuali.
Cenni alla progettazione di un parco eolico
Criteri generali per la scelta del sito e la disposizione degli aerogeneratori. Interazione tra turbine, scie aerodinamiche e perdite di produzione. Principali fattori da considerare nella progettazione preliminare di un parco eolico.
Aspetti energetici ed economici
Produzione energetica annuale e fattore di capacità. Principali voci di costo di un impianto eolico. Relazione tra disponibilità della risorsa, produzione energetica e redditività dell'impianto. Introduzione ai principali indicatori utilizzati nella valutazione economica dell’energia eolica, con particolare riferimento al costo dell’energia.
Programma
La risorsa eolicaOrigine e caratteristiche del vento. Equilibrio geostrofico e vento geostrofico. Strato limite atmosferico e profilo verticale della velocità del vento. Effetti della rugosità superficiale. Turbolenza atmosferica e principali grandezze utilizzate per la sua caratterizzazione. Variabilità temporale della risorsa eolica ed eventi estremi. Implicazioni delle caratteristiche del vento per la produzione energetica e per i carichi agenti sugli aerogeneratori.
Principi di funzionamento degli aerogeneratori
Tipologie di aerogeneratori e principali componenti di una moderna turbina eolica ad asse orizzontale. Conversione dell’energia cinetica del vento. Potenza disponibile nella corrente eolica. Curve caratteristiche di funzionamento e curva di potenza di un aerogeneratore.
Aerodinamica del rotore
Teoria monodimensionale del disco attuatore. Fattore di induzione assiale, coefficiente di potenza e limite di Betz. Introduzione ai principi di funzionamento aerodinamico delle pale. Cenni alla teoria Blade Element Momentum (BEMT) e alla sua applicazione per l’analisi delle prestazioni del rotore.
Principi di progettazione preliminare di un aerogeneratore
Principali parametri di progetto: diametro del rotore, area spazzata, velocità di rotazione, tip-speed ratio e caratteristiche geometriche essenziali delle pale. Relazione tra condizioni della risorsa eolica, dimensionamento della macchina e prestazioni energetiche. Principali vincoli e compromessi progettuali.
Cenni alla progettazione di un parco eolico
Criteri generali per la scelta del sito e la disposizione degli aerogeneratori. Interazione tra turbine, scie aerodinamiche e perdite di produzione. Principali fattori da considerare nella progettazione preliminare di un parco eolico.
Aspetti energetici ed economici
Produzione energetica annuale e fattore di capacità. Principali voci di costo di un impianto eolico. Relazione tra disponibilità della risorsa, produzione energetica e redditività dell'impianto. Introduzione ai principali indicatori utilizzati nella valutazione economica dell’energia eolica, con particolare riferimento al costo dell’energia.
Testi Adottati
Sharpe, David, et al. Wind energy handbook. Vol. 355. Wiley, 2013.Modalità Frequenza
La frequenza della parte di insegnamento dedicata all’energia eolica segue le disposizioni previste dal Regolamento didattico del Corso di Studio e dall’insegnamento nel quale il modulo è inserito.Modalità Valutazione
La verifica delle conoscenze e delle competenze relative alla parte di energia eolica è svolta nell’ambito della prova finale prevista per l’intero insegnamento e consiste in una domanda scritta aperta. La domanda verte sui principi fisici e tecnologici affrontati durante le lezioni e può richiedere, oltre alla descrizione e discussione degli argomenti teorici, semplici considerazioni quantitative o l’interpretazione di schemi, curve caratteristiche e dati relativi a sistemi eolici. La valutazione è finalizzata a verificare: - la conoscenza dei principali concetti relativi alla risorsa eolica e al funzionamento degli aerogeneratori; - la capacità di spiegare i principi della conversione dell’energia del vento, della teoria del disco attuatore e, a livello introduttivo, della BEMT; - la capacità di applicare le relazioni fondamentali a semplici problemi di stima della potenza e delle prestazioni; - la capacità di interpretare qualitativamente i principali parametri che condizionano la progettazione di una turbina e di un parco eolico; - la capacità di discutere le principali implicazioni energetiche ed economiche di un progetto eolico; - la chiarezza, la correttezza e l’appropriatezza della terminologia tecnico-scientifica utilizzata nella risposta scritta. Il livello di approfondimento richiesto è commisurato alla durata della parte di insegnamento, pari a 1 CFU.
scheda docente
materiale didattico
Produzione e consumo di energia.
Generazione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica.
Sostenibilità energetica e impatti ambientali.
Classificazione delle fonti energetiche rinnovabili.
Principi di funzionamento degli impianti idroelettrici.
Energia marina: onde, maree e correnti.
Principi di funzionamento degli impianti eolici.
Energia solare termica e fotovoltaica.
Componenti fondamentali di un’unità di generazione: motore primo, generatore e convertitore.
Sistemi di accumulo dell’energia.
Integrazione delle fonti rinnovabili nel sistema elettrico.
Funzionamento degli impianti in rete e in isola.
Cenni su efficienza energetica, affidabilità e continuità della produzione.
Programma
Concetti fondamentali di energia e potenza.Produzione e consumo di energia.
Generazione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica.
Sostenibilità energetica e impatti ambientali.
Classificazione delle fonti energetiche rinnovabili.
Principi di funzionamento degli impianti idroelettrici.
Energia marina: onde, maree e correnti.
Principi di funzionamento degli impianti eolici.
Energia solare termica e fotovoltaica.
Componenti fondamentali di un’unità di generazione: motore primo, generatore e convertitore.
Sistemi di accumulo dell’energia.
Integrazione delle fonti rinnovabili nel sistema elettrico.
Funzionamento degli impianti in rete e in isola.
Cenni su efficienza energetica, affidabilità e continuità della produzione.
Testi Adottati
serdar celik, Sustainable Energy, CUPModalità Frequenza
La frequenza delle lezioni è raccomandata.Modalità Valutazione
La verifica dell’apprendimento è finalizzata ad accertare la conoscenza dei principi di funzionamento dei sistemi energetici, la comprensione delle principali tecnologie di conversione e la capacità di effettuare semplici valutazioni energetiche. La prova prevede domande teoriche e, ove previsto, semplici esercizi applicativi. La valutazione tiene conto della correttezza dei contenuti, della capacità di collegamento tra gli argomenti, della chiarezza espositiva e dell’uso appropriato della terminologia tecnica.
scheda docente
materiale didattico
Il sistema elettrico: generazione, trasmissione e distribuzione.
Sistemi di generazione fotovoltaici.
Serdar Celik – Sustainable Energy, Engineering Fundamentals and Applications – Cambridge University Press
Materiale addizionale è reso disponibile durante lo svolgimento del corso.
Programma
Il panorama nazionale e internazionale dell’energia elettrica: produzione e consumi.Il sistema elettrico: generazione, trasmissione e distribuzione.
Sistemi di generazione fotovoltaici.
Testi Adottati
Il corso fa riferimento ad argomenti presenti nel testoSerdar Celik – Sustainable Energy, Engineering Fundamentals and Applications – Cambridge University Press
Materiale addizionale è reso disponibile durante lo svolgimento del corso.
Modalità Frequenza
La frequenza delle lezioni non è obbligatoria, ma comunque consigliata.Modalità Valutazione
Il colloquio riguarda l'esposizione degli argomenti presentati in aula durante il corso. La prova orale è determinante per l’attribuzione della valutazione finale.