Energetica Generale

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Codice identificativo insegnamento: 089785
Programma sintetico: Energia e sviluppo. Analisi dei fabbisogni energetici per l'umanità. Previsioni a medio e breve termine. Introduzione alla teoria generale dell'exergia. Bilancio exergetico generalizzato. L'applicazione ai sistemi energetici classici,sia per cicli diretti e cicli inversi. L'energia nucleare. La produzione di energia da fonte nucleare, la situazione nel mondo. I reattori nucleari. La sicurezza. Le scorie radioattive. Analisi storica della situazione italiana sia per l'energia primaria che per l'energia elettrica. Previsioni a medio e breve termine.

1. Introduzione. Fonti di energia: possibili classificazioni. La disponibilità teorica delle fonti rinnovabili. Riserve accertate, possibili e presunte di combustibili fossili. Disponibilità della fonte nucleare. Alcuni approfondimenti relativi alle modalità di utilizzo dell'energia nucleare e alle criticità afferenti alle scorie. Confronti con i fabbisogni energetici per l’umanità.
2. Analisi exergetica. Definizione del bilancio exergetico generalizzato e analisi critica delle grandezze exergetiche che in esso compaiono. Exergia chimica. La distruzione di exergia e i rendimenti exergetici. Applicazione del bilancio exergetico ai sistemi semplici e ai sistemi energetici complessi (tra cui sistemi di riscaldamento, sistemi di produzione dell’energia elettrica, sistemi cogenerativi, sistemi “total energy” o sistemi più articolati dalla fonte primaria agli utilizzi finali). Applicazione del bilancio exergetico a sistemi che presentano reazioni chimiche di vario tipo, con particolare attenzione alle combustioni. Metodi di valutazione e di individuazione della cogenerazione ad alto rendimento. Cenni in merito all’applicazione dell’exergia all’economia: definizione del costo exergetico, definizione dei bilanci termoeconomici e relative applicazioni ad alcuni sistemi scelti come esempio.
3. Bilanci energetici e bilanci elettrici di uno Stato. Il bilancio energetico di uno Stato, con descrizione delle grandezze da cui è composto e delle convenzioni adottate. Approfondimento sulla situazione energetica dell’Europa e dell'Italia: evoluzione storica, stato attuale, prospettive. Previsione dei fabbisogni energetici per l’umanità a medio e lungo termine. Energia elettrica e potenza elettrica. Il bilancio elettrico di uno Stato, con descrizione delle grandezze da cui è composto. Descrizione critica delle recenti evoluzioni del mix produttivo di energia elettrica in Europa e in Italia per effetto delle fonti non programmabili e della generazione distribuita. Indicatori utili per l'analisi dei bilanci energetici ed elettrici di uno Stato. Le politiche ambientali europee finalizzate alla promozione della riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra, dello sviluppo delle fonti rinnovabili e dell’efficienza energetica. Gli obiettivi europei al 2020 e al 2030. Strumenti per il loro raggiungimento. Risultati finora raggiunti in Europa e in Italia.
4. Il sistema e i mercati elettrici. Struttura e principi di funzionamento del sistema elettrico e del mercato libero dell’energia elettrica in Italia. Gli attori coinvolti e le loro interrelazioni. La remunerazione dell’attività di gestione delle reti elettriche e la raccolta di quanto necessario tramite le tariffe di trasmissione, di distribuzione e di misura. La copertura degli oneri generali di sistema. Modalità di accesso al sistema elettrico nel caso di clienti finali, produttori e prosumer (cioè soggetti che al contempo producono e consumano energia elettrica). I mercati all'ingrosso dell’energia elettrica (principi concettuali ed elementi applicativi), il dispacciamento elettrico e la regolazione degli sbilanciamenti, con particolare riferimento alla situazione italiana. Commento degli impatti sul sistema elettrico derivanti dalla diffusione di impianti alimentati da fonti rinnovabili e della generazione distribuita; relativa evoluzione regolatoria necessaria per utilizzare al meglio i nuovi impianti di produzione di energia elettrica e la demand response. I mercati retail dell'energia elettrica.
5. Conclusioni. Un esempio di gestione energetica d'utenza nell'attuale contesto energetico ed elettrico nazionale (il caso del Politecnico di Milano). Riflessioni critiche sull'evoluzione dei fabbisogni energetici ed elettrici e delle relative modalità di copertura, con particolare riferimento alla situazione italiana ed europea in presenza di obiettivi al 2030 in termini di riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra, nonché di sviluppo delle fonti rinnovabili e dell’efficienza energetica.

Appunti del corso:

Appunti completi:

 

Appunti seconda parte:

 

Temi d'esame: