1) Processi di conversione energetica e componenti ad elevato impatto ambientale (3 CFU)
2) Impatto ambientale dei sistemi energetici e industriali (3 CFU)
Vedi moodle e-l https://e-l.unifi.it/course/view.php?id=4943
Dispense del corso + eventuali testi ivi suggeriti sui vari argomenti (disponibili su moodle e-l https://e-l.unifi.it/course/view.php?id=4943)
Obiettivi Formativi
Completare la formazione energetica dell’ingegnere ambientale con le conoscenze relative ai processi di conversione energetica ad alto impatto ambientale (per diffusione e/o dimensione) quali impianti frigoriferi e pompe di calore, cogeneratori e all’utilizzo più efficiente delle risorse energetiche primarie, frequentemente richieste nell’ambito professionale e rilevanti per gli aspetti di compatibilità ambientale.
Aggiungere alle competenze sugli impianti tradizionali di conversione dell’energia quelle più innovative relative alla conoscenza degli impianti combinati gas/vapore, ai cicli turbogas rigenerativi, alla cogenerazione elettrica e termica di piccola taglia (microcogenerazione distribuita) e ad impianti di conversione energetica per il recupero del calore a bassa temperatura (cicli ORC).
Completare la conoscenza dei componenti degli impianti di conversione dell’energia aventi un impatto predominante sul consumo di risorse e sull’impronta ambientale quali il rilascio di calore, inquinanti e l’occupazione di suolo quali i generatori di vapore e le torri di raffreddamento.
Fornire le conoscenze minime per la comprensione applicativa delle problematiche complessive dello scambio termico negli impianti (scambiatori di calore).
fornire le competenze di base necessarie per l’approccio alle problematiche relative all’impatto ambientale dei sistemi energetici e industriali, con riferimento alle emissioni degli impianti di conversione energetica e alle principali tecnologie di abbattimento e rimozione. Saranno fornite le competenze di base relative alle emissioni delle principali tipologie d’impianti industriali e di conversione energetica e alle tecnologie di abbattimento e rimozione.
Sarà inoltre dato spazio alle normative sulle emissioni inquinanti e alle procedure di Valutazione d’Impatto Ambientale (VIA) degli impianti energetici e industriali, nonché alle procedure autorizzative.
Si tratteranno infine aspetti riguardanti la tipologia e la diffusione atmosferica degli inquinanti gassosi e la loro relazione con le condizioni meteorologiche. Questa parte sarà completata da contenuti normativi sulla qualità dell’aria e i limiti emissivi.
Si tratta di un bagaglio culturale di grande rilevanza per un ingegnere ambientale, che ne completa la formazione in tema d’impatto ambientale relativamente ai sistemi energetici e industriali, con particolare riferimento agli inquinanti gassosi. Questi ultimi sono generalmente minoritari negli insegnamenti afferenti ai settori dell’ingegneria civile e ambientale, più orientati agli inquinanti liquidi e solidi, andando quindi a colmarne un gap.
Prerequisiti
Conoscenze :termodinamica e scambio termico) acquisite nei corsi a carattere energetico nella laurea di primo livello.
Conoscenze relative all’aria umida (psicrometria)
Esame orale: 2-3 domande sugli argomenti del corso, inclusa l'impostazione della risoluzione di un problema applicativo
Programma del corso
1. Impianti frigoriferi (circa 6 ore) – Coefficiente di Prestazione (COP). Cicli a compressione semplice e perfezionati. Cicli ad assorbimento. Pompe di calore. Fluidi frigoriferi e compatibilità ambientale.
2. Impianti e componenti per la produzione di energia elettrica e termica e loro impatto ambientale: valutazione e possibili soluzioni per il miglioramento delle prestazioni energetiche:
a. Cogenerazione di energia elettrica e termica (circa 4 ore) – Aspetti legislativi e valutazione delle prestazioni. Soluzioni con impianti a vapore, turbine a gas e motori a combustione interna. Cenni alla regolazione dei carichi (analisi dinamica).
b. Microcogenerazione (circa 4 ore): soluzioni per la produzione di energia elettrica e termica distribuita di piccola taglia (microturbine a gas, cicli ORC). Utilizzo di calore a bassa temperatura (cicli ORC).
c. Cicli combinati gas vapore (circa 3 ore) – Soluzioni a recupero ed interventi di repowering. Rendimento del ciclo combinato. Rendimento della caldaia a recupero. Bilanci delle caldaie a recupero.
d. Generatori di vapore (circa 3 ore): circuito aria-fumi ed acqua-vapore. Circolazione naturale, assistita e forzata. Corrosione e pulizia dei generatori di vapore. Rendimento dei generatori di vapore: metodo diretto ed indiretto con calcolo delle perdite.
e. Torri di raffreddamento (circa 3 ore) – Tipologia, principio di funzionamento e dimensionamento preliminare.
3. Complementi di scambio termico (circa 5 ore). Conducibilità di solidi/liquidi/gas, dipendenza dalla temperatura. Convezione: richiamo dei principi, numeri dimensionali. Convezione forzata e naturale. Coefficiente globale di scambio. Scambiatori di calore a superficie; efficienza, unità di scambio termico NTU. Metodo di dimensionamento NTU-e, effetti della capacità termica.
1) Valutazione degli impatti ambientali degli impianti industriali (circa 3 ore): cenni normativi (Direttiva, norma nazionale e regionale); iter della procedura di VIA; declinazione delle voci di impatto; aspetti pianificatori, programmatici e vincolistici; confronto con i BREF e connessioni VIA AIA; valutazione Ambientale Strategica (VAS) di piani e programmi
2) Emissioni In Atmosfera Da Impianti Diconversione Dell’energia (circa 3 ore): polveri, Ossidi di azoto, ossidi di zolfo, monossido di carbonio, idrocarburi incombusti, altri microinquinanti organici; metalli pesanti.
3) Redazione dello studio di impatto ambientale (SIA) e dello studio preliminare ambientale (SPA) - L.R. 10/2010 (circa 3 ore): Quadro di riferimento normativo, programmatico e ambientale; cenni di modellistica utilizzata per le valutazioni e requisiti minimi di un SIA (modellistica atmosferica, intervisuale, bilanci di CO2, e altri modelli richiesti dagli organi di controllo); quantificazione degli impatti in fase di cantiere, in fase di esercizio e in fase di dismissione; analisi matriciale e metodi parametrici; Esercitazione su caso reale – Studio realizzato da DIEF.
4) Procedimenti autorizzativi di impianti industriali (circa 3 ore): Autorizzazioni ambientali; autorizzazione unica ambientale (AUA); autorizzazione agli Scarichi di acque reflue, alle Emissioni in atmosfera - Impatto acustico, Operazioni di recupero di rifiuti pericolosi; Autorizzazione Integrata Ambientale (AIA) - IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control); Piani di monitoraggio e controllo degli impianti IPPC e gestione degli stessi.
5) Inquinamento atmosferico e normativa (circa 3 ore): Legislazione qualità dell'aria; Inquinanti e limiti di qualità dell'aria; legislazione emissioni in atmosfera; tecniche di prevenzione e controllo inquinamento atmosferico.
6) Atmosfera e meteorologia: introduzione alla micrometeorologia; strato limite planetario (PBL); equazioni di base del PBL.
7) Modelli di dispersione degli inquinanti: trattazione euleriana; trattazione lagrangiana; i modelli Gaussiani; applicazione della modellistica diffusionale alla VIA.