La dipendenza dall’energia di origine fossile non è sostenibile. Negli ultimi anni si è presa piena coscienza degli effetti dannosi indotti sul nostro pianeta e si è intrapreso un percorso di transizione energetica verso fonti rinnovabili. Tuttavia la strada verso la completa indipendenza dalle fonti fossili è ancora lunga e, per meglio apprezzare lo sforzo che ci attende, bisogna avere una visione corretta di quanto le differenti tecnologie basate su fonti rinnovabili possano contribuire al raggiungimento dell’obiettivo.
In questo modulo verranno presentate ed analizzate le principali tecniche di produzione di energia da fonti rinnovabili (solare, eolica, idroelettrica, geotermica, da biomassa). Lo scopo non è tanto quello di analizzarle da un punto di vista tecnico, ma di fornire una stima quantitativa ed oggettiva di quanta energia possa verosimilmente essere prodotta da queste fonti nei prossimi anni, confrontandola con i consumi energetici italiani e di alcuni Paesi di riferimento.
In particolare, verrà quantificata quanta parte della superficie del Paese ogni fonte energetica rinnovabile dovrà occupare affinché possa offrire un contributo significativo rispetto all’odierno livello di consumo. In questo modo verranno messe in luce le potenzialità e i limiti delle attuali tecniche di produzione di energia da fonti rinnovabili e, dopo aver accennato al ruolo delle principali tecniche di accumulo di energia (batterie, idrogeno, …), saranno analizzati alcuni scenari energetici atti al raggiungimento dell’obiettivo di neutralità carbonica.

Con queste lezioni gli studenti apprenderanno le nozioni fondamentali per comprendere le potenzialità e i limiti delle attuali tecniche di produzione e di accumulo di energia da fonti rinnovabili con riferimento alla richiesta energetica del singolo cittadino per le sue attività quotidiane. Lo scopo non è quello di scegliere il vincitore tra le varie possibilità, ma di presentare onesti dati numerici per ognuna delle opzioni ed evidenziare le difficoltà e/o le potenzialità di ogni soluzione.
Inoltre, gli studenti acquisiranno le conoscenze e gli strumenti per arrivare a costruirsi una propria opinione indipendente su quale piano energetico possa assicurare l’equilibrio tra il consumo e la produzione di energia sostenibile.
Alla fine del modulo uno studente dovrebbe essere in grado di rispondere ad alcune domande quali:

  • un Paese come l’Italia può ragionevolmente pensare di poter vivere sull’energia prodotta da proprie fonti rinnovabili?
  • un passaggio rapido verso tecnologie basate su fonti rinnovabili può permetterci di eliminare le emissioni di anidride carbonica senza cambiare il nostro stile di vita?

Comprensione della differenza tra fonte di energia primaria ed energia secondaria (vettori energetici).
Comprensione del concetto di “qualità” dell’energia.
Conoscenza delle principali tecnologie di produzione di energia a basso impatto ambientale.
Capacità di analisi della potenzialità e dell’applicabilità delle fonti di energia rinnovabile per la transizione energetica.
Capacità di analisi delle differenti strategie d’intervento per soddisfare la richiesta di energia con fonti rinnovabili.
Gestione ed elaborazione di informazioni su studi, indagini e valutazioni in tema di transizione energetica.

Il modulo, della durata di 12 ore, sarà organizzato in 6 lezioni della durata di 2 ore ciascuna.
In particolare, saranno trattati gli argomenti ai punti seguenti:

  1. Introduzione al concetto di energia, descrizione delle differenti forme di energia e della loro “qualità”. Ripartizione per fonti energetiche della produzione di energia a livello Mondiale, Europeo e Italiano. [3 h] Davide Chiesa
  2. Descrizione delle principali tecniche di produzione di energia da fonti rinnovabili. Quantifichiamo l’energia prodotta dalle differenti fonti energetiche rinnovabili per soddisfare il nostro fabbisogno.
  • Energia geotermica e pompe di calore. [2 h] Davide Chiesa
  • Energia idroelettrica e da biomasse. [1 h] Davide Chiesa
  • Energia solare ed eolica. [2 h] Maurizio Acciarri
  1. Problema dell’intermittenza della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili intrinsecamente variabili. Analisi di possibili strategie complementari per eliminare la differenza tra consumo e produzione. Cenni al ruolo delle principali tecniche di accumulo di energia (batterie, idrogeno, …). [2 h] Maurizio Acciarri
  2. Analisi di alcuni scenari energetici per bilanciare richiesta di energia e produzione di energia da fonti rinnovabili variabili. [2 h] Maurizio Acciarri

Non è previsto alcun limite numerico ai partecipanti.
Il modulo è erogato da remoto.

Test a domande chiuse (Vero/Falso, questiti a risposta multipla, ...)

Davide Chiesa: Dipartimento di Fisica
Maurizio Acciarri: Dipartimento di Scienza dei Materiali

ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE

Dependence on fossil-based energy is not sustainable. In recent years there has been a full realization of the harmful effects induced on our planet and a path of energy transition to renewable sources has been undertaken. However, the road to complete independence from fossil sources is still a long one, and in order to better appreciate the effort that lies ahead, one must have a correct view of how different renewable-based technologies can contribute to the goal.
In this module, the main renewable energy production techniques (solar, wind, hydro, geothermal, biomass) will be presented and analyzed. The aim is not so much to analyze them from a technical point of view, but to provide a quantitative and objective estimate of how much energy can likely be produced from these sources in the next few years, comparing it with Italian energy consumption and that of some reference countries.
In particular, it will be quantified how much of the country's surface area each renewable energy source will have to occupy in order for it to make a significant contribution compared to today's level of consumption. In this way, the potential and limitations of current renewable energy production techniques will be highlighted and, after mentioning the role of the main energy storage techniques (batteries, hydrogen, ...), some energy scenarios suitable for achieving the goal of carbon neutrality will be analyzed.

With these lectures, students will learn the basics of understanding the potential and limitations of current renewable energy production and storage techniques with reference to the individual citizen's energy demand for his or her daily activities. The aim is not to pick the winner among the various possibilities, but to present honest numerical data for each of the options and highlight the difficulties and/or potential of each solution.
In addition, students will gain the knowledge and tools to arrive at their own independent opinion on which energy plan can ensure a balance between sustainable energy consumption and production.
At the end of the module a student should be able to answer some questions such as:

  • can a country like Italy reasonably expect to live on energy produced from its own renewable sources?
  • can a rapid shift to renewable-based technologies allow us to eliminate carbon dioxide emissions without changing our lifestyles?

Understanding of the difference between primary energy source and secondary energy source (energy carriers).
Understanding of the concept of "quality" of energy.
Knowledge of the main environmentally friendly energy production technologies.
Ability to analyze the potential and applicability of renewable energy sources for energy transition.
Ability to analyze different intervention strategies to meet energy demand with renewable sources.
Management and processing of information on energy transition studies, surveys and evaluations.

Goal 7: Affordable and clean energy

The 12-hour module will be organized into 6 lectures of 2 hours each.
In particular, topics at the following points will be covered:

  1. Introduction to the concept of energy, description of different forms of energy and their "quality". Breakdown by energy sources of energy production at World, European and Italian levels. [3 hrs] Davide Chiesa
  2. Description of the main techniques of energy production from renewable sources. Quantify the energy produced by different renewable energy sources to meet our needs.
  • Geothermal energy and heat pumps. [2 hrs] Davide Chiesa
  • Hydropower and biomass energy. [1 hr] Davide Chiesa
  • Solar and wind energy. [2 hr] Maurizio Acciarri
  1. Problem of intermittency of electricity production from inherently variable renewable sources. Analysis of possible complementary strategies to eliminate the difference between consumption and production. Hints at the role of the main energy storage techniques (batteries, hydrogen, ...). [2 hrs] Maurizio Acciarri
  2. Analysis of some energy scenarios to balance energy demand and energy production from variable renewable sources. [2 hrs] Maurizio Acciarri

There is no numerical limit on participants.
The module is delivered remotely.

Closed-question test (True/False, multiple-choice quiz, ...)

AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY

Staff

    Teacher

  • Maurizio Filippo Acciarri
    Maurizio Filippo Acciarri
  • Davide Chiesa

Enrolment methods

Manual enrolments
Course completion enrolment (Informativa Privacy e Consenso al Trattamento Dati per iscrizione ai moduli - Student)