Macchine e Sistemi Energetici - Programma
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Questions and Answers

Quale percentuale di energia elettrica mondiale è prodotta con fonti rinnovabili?

  • 25% (correct)
  • 60%
  • 11%
  • 45%

    • Qual è uno dei principali vantaggi dell'energia idroelettrica rispetto ad altre fonti rinnovabili?

  • Produce energia solo quando necessario
  • È programmabile (correct)
  • Ha un impatto ambientale elevato
  • Non richiede impianti programmabili

    • Quale rischio è associato all'energia nucleare?

  • Incidenti nucleari (correct)
  • Carenza di materiali
  • Inquinamento da fonti rinnovabili
  • Emissione di CO2

    • Quale problema è associato allo smaltimento delle scorie nucleari?

    <p>Devono essere immagazzinate in luoghi sicuri per molti anni</p> Signup and view all the answers

    Qual è il principale problema dell'energia solare e eolica rispetto a quella idroelettrica?

    <p>Sono influenzate dalla luce e dal vento</p> Signup and view all the answers

    Quale fonte di energia è attualmente considerata la più economica?

    <p>Carbone</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'impatto ambientale principale associato all'uso di combustibili fossili?

    <p>Inquinamento locale e globale</p> Signup and view all the answers

    Qual è una delle conseguenze dell'accumulo di CO2 nell'atmosfera?

    <p>Effetto serra</p> Signup and view all the answers

    In che modo gli Stati Uniti sono cambiati negli ultimi 10 anni riguardo al gas?

    <p>Da importatori a esportatori</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'effetto dell'inquinamento locale prodotto dai combustibili fossili?

    <p>Presenza di inquinanti nel punto di emissione</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale caratteristica delle pompe dinamiche?

    <p>Aumentano la velocità del fluido per convertire l'energia in pressione.</p> Signup and view all the answers

    Quale tipologia di pompa prevede l'uso di un organo mobile che esercita una pressione statica sul fluido?

    <p>Pompe alternative a stantuffo.</p> Signup and view all the answers

    Cosa indica il parametro NPSH nel contesto delle pompe?

    <p>La distanza dal punto di cavitazione del fluido in un impianto.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione principale di una girante in una turbopompa?

    <p>Accelerare il fluido e convertirne l'energia.</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo ai fluidi utilizzati nelle pompe?

    <p>I fluidi devono essere incomprimibili per il funzionamento delle pompe.</p> Signup and view all the answers

    Qual è il valore di NPSH necessario affinché non ci sia cavitazione in una pompa?

    <p>Deve essere maggiore dell'NPSH richiesto</p> Signup and view all the answers

    In quale situazione la turbina Kaplan è ottimale?

    <p>Quando le portate sono maggiori</p> Signup and view all the answers

    Qual è una caratteristica distintiva delle turbine Pelton?

    <p>Utilizzano dislivelli compresi tra 150-1800m</p> Signup and view all the answers

    Cosa implica la teoria della similitudine nel dimensionamento delle macchine idrauliche?

    <p>Si ottimizzano le prestazioni tramite curve caratteristiche uniche</p> Signup and view all the answers

    Quale affermazione è corretta riguardo alla turbina Francis?

    <p>È la più utilizzata negli impianti idroelettrici</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti scambiatori di calore è di tipo rigenerativo?

    <p>Scambiatore Ljungström</p> Signup and view all the answers

    In quale situazione viene tipicamente utilizzata la torre di raffreddamento?

    <p>Per raffreddare la fase liquida che cede energia alla fase gassosa</p> Signup and view all the answers

    Cosa può rappresentare uno svantaggio degli scambiatori di calore di tipo Ljungström?

    <p>Parziale miscelazione tra i fluidi</p> Signup and view all the answers

    Quale tipo di scambiatore utilizza tubi alettati per il raffreddamento?

    <p>Scambiatore aerorefrigerante</p> Signup and view all the answers

    Qual è la caratteristica distintiva degli scambiatori di calore a superficie estesa?

    <p>Hanno superfici di scambio termico ampie e strutturate</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione principale degli scambiatori di calore?

    <p>Trasferire calore da un fluido più freddo a uno più caldo</p> Signup and view all the answers

    In quale classificazione degli scambiatori di calore si basa sul tipo di contatto tra le correnti?

    <p>Contatto diretto e a miscela</p> Signup and view all the answers

    Come si chiamano i setti che indirizzano il fluido all'interno degli scambiatori di calore?

    <p>Baffle</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo al raffreddamento dell'aria rispetto all'acqua negli scambiatori di calore?

    <p>L'aria scambia meno calore dell'acqua</p> Signup and view all the answers

    Quale aspetto non è un criterio di classificazione degli scambiatori di calore?

    <p>Dimensioni fisiche dei tubi</p> Signup and view all the answers

    Qual è il combustibile utilizzato nei cicli combinati per alimentare la turbina?

    <p>Gas naturale</p> Signup and view all the answers

    Qual è il fattore da considerare per ottimizzare il recupero di calore dai fumi?

    <p>Fattore di recupero</p> Signup and view all the answers

    Cosa bisogna progettare al meglio per recuperare calore dai fumi in uscita dalla turbina?

    <p>Caldaia</p> Signup and view all the answers

    Qual è la temperatura dei fumi in uscita dalla turbina del ciclo a gas?

    <p>600 °C</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti parametri può non essere monotono nell'ottimizzazione dei cicli combinati?

    <p>Fattore di recupero</p> Signup and view all the answers

    Qual è la massima temperatura che una pala del ciclo reale può resistere senza fondere?

    <p>900 °C</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti è un vantaggio dei cicli a gas rispetto ai cicli a vapore?

    <p>Hanno meno inerzia</p> Signup and view all the answers

    Quale modifica può aumentare il rendimento del ciclo a gas?

    <p>Eseguire un ciclo rigenerativo</p> Signup and view all the answers

    In che modo i cicli a vapore differiscono dai cicli a gas in termini di reattività alla domanda di energia?

    <p>I cicli a vapore hanno una maggiore inerzia e quindi non possono variare rapidamente la potenza.</p> Signup and view all the answers

    Perché è necessario un flusso di raffreddamento per le pale nel ciclo reale?

    <p>Per evitare che le pale fondano a causa delle alte temperature</p> Signup and view all the answers

    Qual è la condizione necessaria affinché un impianto possa accedere agli incentivi per il risparmio energetico?

    <p>Risparmiare energia primaria</p> Signup and view all the answers

    Cosa indica l'INDICE DI RISPARMIO ENERGETICO (PES)?

    <p>Se un impianto può accedere all'incentivo</p> Signup and view all the answers

    Qual è il rendimento di primo principio descritto nel contenuto?

    <p>Non può essere maggiore di 1</p> Signup and view all the answers

    In quale situazione la cogenerazione è più vantaggiosa rispetto alla produzione separata?

    <p>Quando si richiede un elevato riscaldamento</p> Signup and view all the answers

    Qual è una delle problematiche indicate relative al rendimento di primo principio?

    <p>Mette insieme energie di diverso valore termodinamico</p> Signup and view all the answers

    Qual è la definizione di cogenerazione?

    <p>Produzione simultanea di energia elettrica e termica.</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni riguardo alla trigenerazione è vera?

    <p>Produce energia elettrica, calore ed energia frigorifera.</p> Signup and view all the answers

    Qual è una delle tipologie di cogenerazione menzionate?

    <p>Cogenerazione TOPPING.</p> Signup and view all the answers

    Qual è uno dei principali vantaggi della cogenerazione nel contesto industriale?

    <p>Risparmio energetico rispetto alla produzione separata.</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta l'exergia in un sistema energetico?

    <p>Massima frazione di energia che può essere convertita in lavoro meccanico.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la definizione corretta di COP (coefficiente di prestazione)?

    <p>Il rapporto tra calore rilasciato e calore assorbito.</p> Signup and view all the answers

    Cosa caratterizza un ciclo di refrigerazione ideale?

    <p>Assorbe calore a una temperatura inferiore e lo cede a una temperatura più alta.</p> Signup and view all the answers

    In che modo una pompa di calore differisce da un frigorifero?

    <p>La pompa di calore preleva calore dall'esterno e lo trasferisce all'interno.</p> Signup and view all the answers

    Qual è uno dei fattori che influiscono sul valore del COP?

    <p>La differenza di temperatura tra sorgente calda e sorgente fredda.</p> Signup and view all the answers

    Qual è una caratteristica distintiva del ciclo reversibile in una pompa di calore?

    <p>Può essere utilizzato per riscaldare o raffreddare un ambiente.</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni sui frigoriferi ad assorbimento è corretta?

    <p>Sfruttano il calore per generare aria refrigerata.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la caratteristica distintiva del ciclo di Carnot inverso?

    <p>E' il ciclo più efficiente per il raffreddamento.</p> Signup and view all the answers

    In quali periodi dell'anno la domanda frigorifera tende ad aumentare?

    <p>Nei mesi estivi.</p> Signup and view all the answers

    Quale è un vantaggio dei frigoriferi ad assorbimento rispetto a quelli a compressione?

    <p>Sfruttano calore che altrimenti verrebbe sprecato.</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è falsa riguardo alla trigenerazione?

    <p>Utilizza solo energia rinnovabile come fonte primaria.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Macchine e Sistemi Energetici - Programma

    • Evoluzione del quadro energetico globale
    • Fondamenti termodinamici per la trasformazione di energia termica in energia meccanica
    • Tecnologie per la produzione di energia elettrica
    • Analisi dei componenti degli impianti di conversione dell'energia
    • Analisi economica di impianti di potenza
    • Sfruttamento delle energie rinnovabili
    • Cogenerazione
    • Generazione di energia frigorifera
    • Effetti sull'ambiente della produzione di energia: emissioni ed inquinanti
    • Mercati dell'energia, borsa elettrica, piattaforme di scambio di certificati verdi, titoli di efficienza energetica, mercato della CO2
    • Argomenti trattati con esercitazioni numeriche

    Evoluzione del Quadro Energetico Globale

    • L'obiettivo è valutare l'evoluzione della concezione dell'energia e delle fonti rinnovabili in Italia e nel mondo.
    • L'energia primaria è quella che si trova in natura e viene sfruttata dall'uomo. Può essere suddivisa in:
      • Fonti non rinnovabili (si esauriscono): combustibili fossili (gas, carbone, petrolio), nucleare (uranio).
      • Fonti rinnovabili (si rigenerano): idraulica, eolica, solare, biomasse, geotermica, maree.
    • Le fonti non rinnovabili sono più utilizzate per il loro basso costo.
    • L'energia ottenuta da fonti non rinnovabili può essere utilizzata direttamente o convertita in energia elettrica.
    • L'intensità elettrica indica la frazione di energia complessiva trasformata in energia elettrica.

    Unità di Misura dell'Energia

    • L'unità di misura dell'energia nel Sistema Internazionale (SI) è il joule (J).
    • Altre unità di misura comuni includono il chilowattora (kWh), il tonnellata equivalente di petrolio (tep), GJ (gigajoule).
    • I fattori di conversione tra le diverse unità sono forniti (tabella).

    Consumi di Energia Primaria

    • Il consumo medio pro-capite di energia nel mondo è di circa 2 tep (tonnellate equivalenti di petrolio).
    • Le zone con condizioni climatiche e ambientali più impegnative hanno un consumo energetico superiore.
    • L'Italia ha un consumo pro-capite di circa 3 tep.
    • L'uso dei combustibili fossili è più diffuso in regioni con un'elevata crescita economica.

    Produzione di Energia Elettrica Nel Mondo (1973 e 2016)

    • I combustibili fossili forniscono la maggior parte dell'energia elettrica nel mondo (65.3% nel 2016).
    • La produzione di energia elettrica è aumentata notevolmente nel mondo.
    • Le fonti rinnovabili stanno crescendo ma non sono ancora la principale fonte di energia in tutti i paesi.

    Conclusioni Parziali

    • I combustibili fossili sono la principale fonte di energia elettrica globale.
    • Hanno costi inferiori per la produzione di energia elettrica (in particolare carbone).
    • Le alternative a lungo termine sono difficili e costose ma cruciali per affrontare la questione della disponibilità e sostenibilità dei combustibili fossili.

    Come Si Valutano Le Riserve

    • La disponibilità di una fonte (in anni) si calcola dividendo la quantità disponibile di riserve accertate per il tasso di estrazione annuo.
    • Le riserve accertate sono quelle che possono essere sfruttate economicamente al momento.
    • I fattori che influenzano sia il numeratore che il denominatore includono scoperte di nuovi giacimenti, miglioramento della tecnologia, e variazioni della domanda in base a cicli economici.
    • Le riserve di petrolio, gas naturale e carbone hanno stime di disponibilità di circa 50, 51 e 132 anni rispettivamente, in base ai dati attuali di estrazione.
    • La disponibilità varia perché il numeratore e il denominatore sono influenzati da molti fattori che variano nel tempo.

    Quanto Costano Petrolio, Gas e Carbone

    • L'andamento dei prezzi dei combustibili fossili (petrolio, gas e carbone) è influenzato da fattori strutturali e congiunturali, come la stabilità nelle zone di estrazione e variabili macroeconomiche.
    • I prezzi del petrolio hanno ampie fluttuazioni, i prezzi del gas possono variare, mentre i prezzi del carbone sono più stabili e meno volatili.
    • Negli ultimi 10 anni, il prezzo del gas in USA è diminuito grazie alla scoperta di nuove risorse (shale gas).

    Combustibili Fossili – Impatto Ambientale

    • La combustione di combustibili fossili rilascia CO2, che contribuisce all'effetto serra e all'inquinamento globale.
    • L'aumento di CO2 negli ultimi due secoli è dovuto principalmente all'utilizzo delle fonti fossili.
    • Questo aumento è correlato all'aumento della temperatura media globale, e la comunità scientifica riconosce una forte correlazione.
    • L'inquinamento globale dovuto alle emissioni di CO2 è preoccupante e le strategie di contenimento richiedono un approccio globale con investimenti massimi.
    • Le emissioni locali, oltre alla CO2, comportano l'emissione di inquinanti (NOX, SOx, O3, IPA, PM10.) che influenzano la qualità dell'aria, creando problemi di salute pubblica.

    Energia Nucleare

    • L'energia nucleare non emette CO2 ma presenta rischi di incidenti nucleari e problemi di gestione delle scorie radioattive.
    • L'uranio è un combustibile fissile abbondante, che produce energia molto maggiore per unità di massa rispetto a quella dei combustibili fossili.
    • Costi operativi confrontabili con quelli di centrali a combustibili fossili.
    • Le riserve di uranio sono stimate a 200 anni agli attuali ritmi di consumo.
    • Il principale problema è la gestione delle scorie che devono essere immagazzinate in luoghi sicuri per un periodo molto lungo per evitare emissioni radioattive.

    Fonti Rinnovabili

    • Le fonti rinnovabili rappresentano una parte del mix energetico e stanno aumentando la loro penetrazione in tutto il mondo, ma presentano alti costi di investimento e gestione, e complesse integrazioni nelle reti.
      • L'idroelettrico è una fonte programmabile.
      • Gli impianti solari e eolici sono intermittenti.
    • L'impatto ambientale delle fonti rinnovabili è generalmente basso con significative ricadute positive su qualità dell'aria, ambiente e salute pubblica, con minori emissioni locali di inquinanti.

    Energia in Italia

    • L'Italia nel 2018 aveva una domanda di energia primaria di 155 Mtep.
    • Il 52,3% dell'energia elettrica in Italia nel 2018 proviene da fonti tradizionali.
    • Le fonti rinnovabili rappresentano il 34,5% in Italia.
    • Il 13,2% dell'energia elettrica è importata dall'estero.

    Conclusioni Finali

    • L'andamento della domanda di energia primaria in Italia riflette le condizioni economiche del Paese.
    • La grande incertezza sta nelle previsioni di sviluppo futuro delle diverse fonti energetiche.
    • La transizione verso fonti energetiche sostenibili è necessaria per ridurre l'impatto ambientale del settore energetico e garantire la sicurezza energetica a lungo termine.

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    Description

    Questo quiz esplora l'evoluzione del quadro energetico globale e i fondamenti termodinamici per la trasformazione dell'energia. Si trattano inoltre tecnologie per la produzione di energia elettrica, analisi economica degli impianti e sfruttamento delle energie rinnovabili. Preparati a mettere alla prova le tue conoscenze su questi argomenti cruciali.

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