DOTTORATO DI RICERCA IN INGEGNERIA ENERGETICA
OBIETTIVI FORMATIVI
(agg. 22/09/2009)


Le tematiche energetiche vivono un momento di grande crescita scientifica, oltre che tecnica ed economica, in particolare in Italia, dove è iniziata, ed è tuttora in corso, la liberalizzazione del mercato dell'energia. Di conseguenza è sempre più richiesta la formazione di figure professionali orientate al mondo della ricerca che sappiano affrontare con adeguati mezzi culturali la sfida dello sviluppo in campo energetico, in armonia con la salvaguardia dell'ambiente.

I settori da approfondire sono:

- la ricerca di una maggiore efficienza energetica;

- la ricerca di metodi per l’uso razionale dell'energia;

- la ricerca di tecniche che permettano la sostituzione dei combustibili fossili tradizionali ad alto impatto ambientale con le fonti energetiche rinnovabili, garantendo lo stesso risultato energetico finale, sicuramente a costi economici confrontabili, ma a basso impatto ambientale;

Tra le fonti di energia rinnovabili, particolarmente interessante risulta il ruolo delle biomasse, colture dedicate e residui animali e vegetali che possono fornire potenzialmente energia a basso costo e con ridotto impatto ambientale. Per quanto concerne invece il risparmio energetico derivante da un impiego razionale ed efficiente dell'energia nei settori industriale, terziario e residenziale, sono necessarie conoscenze tecniche approfondite di termodinamica e di problematiche di scambio termico, per cui risulta importante anche la conoscenza di specifiche tecnologie di uso razionale dell'energia, quali sistemi di supervisione, sistemi di cogenerazione, etc. Le tematiche energetiche, inoltre, devono essere affrontate ponendo attenzione all'impatto ambientale dei sistemi energetici, che può essere valutato con analisi di ciclo di vita (LCA) e con l'ausilio dei moderni modelli di simulazione della dispersione degli inquinanti in atmosfera e di sistemi di monitoraggio delle prestazioni e delle emissioni, ecc..
Le tematiche di ricerca che saranno sviluppate nel corso del dottorato in Ingegneria Energetica sono le seguenti:

1. Studio e ottimizzazione di processi di produzione di energia mediante la redazione di bilanci massa ed energia ed analisi del ciclo di vita (LCA);

2. progettazione ed ottimizzazione dei sistemi di produzione di calore per uso civile ed industriale da fonti rinnovabili in genere e in particolare da biomasse;

3. progettazione ed ottimizzazione delle macchine e dei sistemi per la raccolta e la trasformazione delle biomasse su terra, su superfici lacustri, lagunari ecc.;

4. modellazione numerica dell'analisi termodinamica, dello scambio di calore e della fluidodinamica delle macchine, dei sistemi energetici e dei loro componenti;

5. ottimizzazione dei sistemi di conversione energetica tradizionali ed innovativi, con particolare riferimento ai sistemi integrati di grande taglia sia per impianti su micro-scala, in un'ottica di generazione distribuita;

6. studio e sviluppo di tecnologie innovative di combustione, conversione energetica e trattamento degli effluenti e relativa realizzazione di impianti pilota.

7. studio dell'energia nucleare e di tutti gli aspetti ingegneristici, socio-economici e ambientali connessi, ivi inclusi sicurezza, tecnologie, smaltimento delle scorie, impatti ambientali e decommissioning.
In particolare, le tematiche di cui sopra possono essere sviluppate all'interno dei seguenti curricula:

  • 1) Efficienza energetica ed uso razionale dell'energia;
  • 2) Energie da fonti fossili;
  • 3) Energie rinnovabili
    (fotovoltaico, eolico, biomasse, idroelettrico, geotermico, solare-termico e termodinamico);
  • 4) Impatto ambientale, LCA, VIA, VAS, IPPC, controllo ambientale e certificazione delle filiere;
  • 5) Energia nucleare;
  • 6) Sistemi agroalimentari e agrobioenergie;
  • 7) Biocarburanti, biocombustibili, vettori energetici e biotecnologie per l'energia;
  • 8) Energetica dell'ambiente costruito e certificazione energetica.


  • A seconda della tematica scelta dal dottorando, saranno seguiti approcci di tipo teorico-numerico e sperimentale, utilizzando le strutture e gli strumenti disponibili, sia presso il Centro di Ricerca sulle Biomasse, sia, ove possibile, presso realtà produttive che ne abbiano interesse.

    Le modalità per affrontare le tematiche generali sono le seguenti:

    - individuazione degli approcci e degli obiettivi generali assunti, impostazione metodologica del progetto, riferimenti normativi internazionali e nazionali e altre linee guida;

    - programmazione delle attività sperimentali e di formazione;

    - analisi bibliografica sullo stato dell'arte della problematica e/o tecnologia in esame con riferimento a testi, articoli scientifici, banche dati e siti internet nazionali ed internazionali;

    - conoscenza e uso dei codici di calcolo, delle apparecchiature sperimentali e dei relativi software di gestione esistenti presso il Centro di Ricerca sulle Biomasse, presso la Facoltà di Ingegneria di Perugia e/o presso enti esterni, al fine di acquisire le competenze sperimentali necessarie nei diversi settori di interesse.
    Per quanto attiene alle ricerche relative alle macchine ed agli impianti le modalità per affrontare la ricerca sono le seguenti:

    - allestimento di banchi prova strumentati per macchine e componenti;

    - progettazione e realizzazione di componenti ed impianti dimostrativi su microscala per la conversione energetica di fonti rinnovabili;

    - misura e sperimentazione su combustibili innovativi derivanti da biomasse dedicate o residuali;

    - studio e verifica di protocolli analitici ed allestimento di laboratori di analisi delle caratteristiche energetico-ambientali di combustibili e processi;

    - simulazione termo-chimico-fluidodinamica di macchine, impianti e loro componenti con codici di calcolo commerciali e realizzazione di codici di calcolo dedicati e sub-routines di ausilio alla simulazione;

    - simulazione del comportamento e delle prestazioni in transitorio ed a regime e verifica sperimentale su banco-prova.

    Per quanto attiene alle ricerche relative alla filiera, le modalità per affrontare la ricerca sono le seguenti:

    - analisi dell'area in esame, nella quale verranno individuate le caratteristiche geografico-territoriali, la popolazione, le attività economiche, le infrastrutture, la situazione ambientale ed altre informazioni che si renderanno necessarie;

    - bilancio energetico, nel quale saranno analizzati i consumi energetici, la stima del fabbisogno e della domanda di energia ed il bilancio delle emissioni inquinanti;

    - valutazione delle potenzialità energetiche dell'area in riferimento alle fonti energetiche rinnovabili ed assimilate, con particolare attenzione alle risorse localmente disponibili (energia solare, geotermica e da biomasse), alla cogenerazione,
    - alla termovalorizzazione dei rifiuti ed alle nuovissime tecnologie (es. produzione di energia da idrogeno);

    - analisi di Life Cycle Assessment (LCA) e valutazione delle ricadute economico-occupazionali;

    - allestimento di campi sperimentali strumentati per colture energetiche e di mini-filiere dimostrative;

    - sviluppo di metodologie e criteri per integrare, concatenare ed interfacciare i diversi aspetti elencati ai punti precedenti.