SISTEMI ENERGETICI

Gli aspetti energetici, ambientali e umani, sono molto importanti per il presente e il futuro del pianeta e delle attività umane. Dopo secoli di sfruttamento indiscriminato delle risorse, è necessario un cambio di paradigma in cui ecosistema umano e naturale siano in grado di co-esistere e di evolvere insieme. In questa prospettiva, l’approvvigionamento, l’utilizzo, lo sfruttamento delle risorse energetiche e la riduzione dell’impatto ambientale, conseguente il loro uso, non rappresentano soltanto importanti temi di carattere politico-economico, ma sono una vera e propria sfida tecnico-scientifica di forte attualità. La transizione energetica già in atto è il passo fondamentale verso questo cambiamento.

Gli studenti acquisiranno un'ampia e fondamentale conoscenza di tematiche quali: sistemi energetici, risorse e fonti energetiche, obiettivi ESG (Environmental, Social,Governance), scenari passati-presenti-futuri energetici e delle emissioni, impatto ambientale, transizione energetica, mobilità, sfide e limiti posti dalla tecnologia attuale. Saranno in grado di conoscere il funzionamento di massima di sistemi per la produzione dell'energia elettrica, riconoscendone vantaggi, svantaggi, problematiche, evoluzione storica e sfide del futuro. Il tutto, calato in un'ottica di attualità degli argomenti trattati, permetterà allo studente di creare una propria idea ragionata e scientifica su temi di grande interesse per questo periodo storico, fornendogli gli strumenti necessari per comprendere e interpretare quanto accade nel mondo.

Non vi sono particolari prerequisiti. Il corso è indicato per tutti coloro che abbiano propensione e interesse per le tematiche energetiche, ambientali e umane.

Gli obiettivi principali del Minor sono fornire una formazione metodologica nella conoscenza, nella valutazione e nella gestione del problema energetico.

In particolare ci si propone di:
-fornire le conoscenze sulla produzione, distribuzione ed utilizzazione dell'energia nelle sue diverse forme prendendo in considerazione sia fonti rinnovabili che non rinnovabili;
-valutare le implicazioni ambientali e socio-economiche dei sistemi energetici con particolare riferimento ai cambiamenti climatici e agli effetti sull'ambiente e sulla salute degli esseri umani.

Durante il corso, i principali argomenti trattati saranno i seguenti.
- Introduzione ai concetti di energia e potenza, fonti fossili e rinnovabili, forme di energia e loro conversione.
- Focus sulla situazione energetica internazionale ed italiana, fabbisogni, consumi ed emissioni. Obiettivi climatici, Andamento demografico in correlazione ai consumi energetici nel mondo, Scenari di emissione, mix energetico nazionale e politiche verso una generazione di energia a basse emissioni.
- Cenni di termodinamica. Grandezze di stato e grandezze di scambio. Principio zero, primo e secondo principio della termodinamica, cicli termodinamici, definizione del rendimento di un ciclo. Esempi di realizzazione pratica di cicli diretti e inversi. Rendimenti per la produzione elettrica e termica.
- Combustibili fossili: definizioni, focus sulle singole fonti e loro utilizzo nel settore energetico (carbone, petrolio, gas naturale), andamenti storici, analisi domanda, consumi e produzione nel mondo, riserve e tempo di esaurimento, andamento dei prezzi ed eventi storici, stoccaggio e commercio, produttori, esportatori e importatori, impatto ambientale e sociale.
- Fonti di energia rinnovabile (FER): definizione e potenzialità delle diverse fonti rinnovabili (eolico, idroelettrico, geotermico, solare fotovoltaico e altri usi del solare, biomasse), i vantaggi e le opportunità future considerando tutti gli aspetti della transizione energetica, criticità e limiti legati al loro utilizzo, importanza dell’analisi Life Cycle Assessment (LCA).
- Cenni alla produzione di energia dal nucleare e attraverso moto ondoso e maree.
- I sistemi energetici negli edifici: impianti di produzione HVAC. Esigenze di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione degli edifici. Impianti più comuni: caldaie e pompe di calore.
- Interazione energia-ambiente: inquinamento atmosferico ed emissioni. Le problematiche ambientali più diffuse: buco dell’ozono, piogge acide, effetto serra antropico. Gli elevati tassi di PM in pianura padana.
- Le nuove sfide della transizione energetica, decarbonizzazione, smart grids, energy communities, mobilità elettrica e l’utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico.

Non ci sono testi di riferimento.
Il materiale verrà fornito dal docente e consisterà nelle slides del corso, documenti aggiuntivi di approfondimento, principali fonti utilizzate durante le lezioni come documenti di reportistica e analisi, e altro materiale di interesse che possa stimolare la curiosità e la conoscenza dello studente anche oltre la fine del corso.

L'esame di verifica dell'apprendimento dei contenuti del corso sarà svolto in maniera scritta con domande aperte sui temi trattati a lezione.

scritto

Insegnamento frontale in aula con il supporto di slides e proiezione a video.

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Cambiamento climatico e energia" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile