99499 - INGEGNERIA E SICUREZZA DELLE MATERIE PRIME ENERGETICHE M

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente acquisirà le conoscenze di base dell’ingegneria della produzione e del trasporto delle materie prime energetiche, con particolare riferimento agli idrocarburi liquidi e gassosi. Inoltre, lo studente approfondirà gli aspetti strategici relativi alla sicurezza delle operazioni e degli approvvigionamenti energetici in Italia, inquadrandoli un contesto internazionale. Più specificatamente, lo studente sarà in grado di: - Conoscere in contesto normativo legislativo italiano relativa al rilascio di Concessioni per la produzione di materie prime energetiche; - conoscere la tecnologia impiegata e a terra e a mare, e valutarne i conseguenti impatti ambientali; - valutare gli elementi conoscitivi a supporto delle scelte delle aree idonee alla prosecuzione dei procedimenti amministrativi in termini di sostenibilità ambientale, sociale ed economica; - valutare, pianificare e gestire operazioni di dismissione delle infrastrutture per la coltivazione di idrocarburi in mare.

Contenuti

MODULO 1 (Prof. Mesini, 48 ore, sia per Ingegneria Ambiente e Territorio, sia per Ingegneria Energetica)

 

Parte I: legislazione italiana e sicurezza

• Cenni alla legislazione relativa al rilascio di Concessioni per l’esplorazione e la produzione di idrocarburi in Italia Contesto normativo di riferimento delle attività connesse alla prospezione, ricerca e coltivazione di idrocarburi in Italia.

• Il Piano per la transizione energetica sostenibile delle aree idonee (PiTESAI), Legge 11 febbraio 2019, n. 12. Elementi conoscitivi a supporto delle scelte nelle attività di prospezione, ricerca, coltivazione di idrocarburi e dismissione delle infrastrutture minerarie. Determinazione delle aree idonee alla prosecuzione dei procedimenti amministrativi e di quelle, compatibili - in termini di sostenibilità ambientale, sociale ed economica - alla prosecuzione delle attività di ricerca o di coltivazione che sono già in essere.
  

• La sicurezza in mare delle operazioni nel settore degli idrocarburi; Direttiva 30/2013 UE e Decreto Legislativo 145/2015 di attuazione della Direttiva. L’incidente del 2010 nel Golfo del Messico al pozzo Macondo. Contenuti della relazione sui Grandi Rischi delle piattaforme e degli Impianti a mare. Lo stato e la sicurezza delle attività upstream nei mari territoriali italiani e nei Paesi dell’Unione europea. Linee Guida nazionali per la dismissione mineraria delle piattaforme per la coltivazione di idrocarburi in mare e delle infrastrutture connesse

Parte II: tecniche di perforazione

•  Le tecniche di perforazione per la produzione degli idrocarburi. Impianti per la perforazione a terra. La perforazione direzionata. Fluidi di perforazione. Calcolo delle perdite di carico nel circuito idraulico di un impianto di perforazione.
• Composizione della batteria di perforazione ed accessori e scalpelli speciali per pozzi profondi. Analisi delle tensioni e calcolo dell’instabilità della batteria.
• Gradienti di pressione in foro. Pressione di formazione: formazioni a pressione normale e in sovrappressione. Fratturazione idraulica delle rocce. Il controllo idraulico del pozzo: sicurezza del cantiere e tecniche di controllo primario e secondario per la prevenzione delle eruzioni.
• Criteri per il dimensionamento e la verifica delle colonne di rivestimento dei pozzi. Operazioni di cementazione.
• Tecniche di perforazione petrolifera in mare. Impianti speciali per la perforazione. Chiatte di perforazione. Impianti autosollevanti tipo Jack-up. Impianti di perforazione semisommergibili. Navi di perforazione. Tecniche di ancoraggio e di posizionamento dinamico. Drilling riser, BOP sottomarini.

 

MODULO 2 (Prof. Tabarelli, 12 ore, solo per Ingegneria Energetica)

Il modulo affronta le principali questioni relative alla scurezza energetica sotto il profilo macroeconomico principalmente per il sistema Italia, mettendo in evidenza le criticità dell’alta dipendenza da importazioni di energia, in particolare di petrolio e gas.

Verrà spiegato come calcolare la dipendenza energetica nel bilancio energetico italiano e verranno analizzati gli ostacoli esistenti verso un maggiore affrancamento dalla dipendenza, sia attraverso la produzione nazionale di fonti tradizionali, sia attraverso lo sviluppo di fonti rinnovabili.

La crisi del 2022, in corso ancora nell’inverno 2023-2024, offre l’occasione per approfondire nel concreto alcuni aspetti relativi alla sicurezza degli approvvigionamenti di energia, in particolare relativamente al sistema gas nazionale. Verrà anche effettuato un paragone con la crisi del 1973 e con quella del 1979, per comprenderne differenze e somiglianze.

Saranno spiegate le principali variabili che vanno a determinare le grandezze macroeconomiche della sicurezza, in particolare i prezzi all’importazione delle principali fonti primarie, gas e petrolio, e del prezzo dell’elettricità.

Le fonti rinnovabili, in forte crescita, verranno affrontate circa il loro contributo all’alleggerimento della dipendenza energetica, sottolineando le difficoltà che hanno in termini di maggiore sviluppo di filiere nazionali di forniture delle attrezzature quali pale eoliche e pannelli fotovoltaici.

Il nucleare rimane la fonte a zero emissioni di CO2 e con grande concentrazione di energia, ma con notevoli difficoltà di accettabilità da parte delle popolazioni. Ne verranno discusse le ragioni e le possibili soluzioni circa la sicurezza degli impianti.

 

Testi/Bibliografia

• Autori Vari: Esplorazione, produzione e trasporto, Enciclopedia degli idrocarburi, Volume 1, Treccani, Roma 2005.
• P. Macini, Drilling rigs and technologies, in: Encyclopaedia of hydrocarbons, ROMA, Istituto della Enciclopedia Italiana TRECCANI, 2005, pp. 303 - 336

• Macini P, Offshore drilling, in: Encyclopaedia of hydrocarbons, ROMA, Istituto della Enciclopedia Italiana TRECCANI, 2005, pp. 373 - 384.

• Bai, Yong, and Qiang Bai. Subsea Engineering Handbook, Elsevier Science & Technology, 2012. (Full text access through UniBo library).
• Ministero della Transizione Ecologica: Piano per la Transizione Energetica Sostenibile delle Aree Idonee (PiTESAI), 2022.
• Art. 11-ter della legge 11 febbraio 2019, n.12.
• Arscott L., and Moreau R.: Post-Macondo Focus on Safety, Journal of Petroleum Technology, 2020.
  
• S. WALKER, A.M. KONSTANTINIDOU, S.CONTINI, E. ZHOVTYAK, S.TARANTOLA, Guidelines for the Assessment of Reports on Major Hazards based on the requirements of Directive 2013/30/EU, Joint Res. Center, 2017.
  
• A. Necci, S. Tarantola, B. Vagamu, E. Krausmann, L. Ponte: Lessons learned from offshore oil and gas incidents in the Arctic and other ice-prone seas, Ocean Engineering, Volume 185, 1 August 2019, Pages 12-26.
• Direttiva 2013/30/UE [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/it/TXT/?uri=CELEX:32013L0030] del 12 giugno 2013 sulla sicurezza delle operazioni in mare nel settore degli idrocarburi e che modifica la direttiva 2004/35/CE.
•  Decreto legislativo 18 agosto 2015, n. 145, “Attuazione della direttiva 2013/30/UE sulla sicurezza delle operazioni in mare nel settore degli idrocarburi e che modifica la direttiva 2004/35/CE”.
•  Decreto Ministeriale 15 febbraio 2019, Linee guida nazionali per la dismissione mineraria delle piattaforme per la coltivazione di idrocarburi in mare e delle infrastrutture connesse.
• D. Tabarelli, “Gas, la lezione di un’emergenza”, in Il Libro dell’Anno 2022, Treccani.
• Luigi Troiani e Alejandro Crosthwaite, Neutralità climatica e decarbonizzazione. Interessi in gioco e salvaguardia del creato, capitoli relativi al riscaldamento ciclico, mobilità e fonti alternative,  curati da Davide Tabarelli, 2023 Biblion Edizioni srl, Milano.
• D. Tabarelli, Raccolta di articoli del Sole 24 Ore riguardanti la crisi del 2022-2023, forniti dall'Autore.
• P. Macini, E. Mesini (2022),La sicurezza delle operazioni a mare nella ricerca e produzione di idrocarburi: il ruolo del Comitato offshore, IO-Ordine degli ingegneri della provincia di Roma, Quaderno Speciale N. 2S/2022 “Il settore Oil & Gas: risorse e prospettive”, Maggio 2022, pp. 70-81.
• E. Mesini (2024), Relazione sullo stato e la sicurezza delle attività minerarie in mare nel settore degli idrocarburi (Anno 2023), Senato della Repubblica, Atti parlamentari XIX Legislatura, Doc. CCVI, n.2, Roma, 16 marzo 2024, 202 pp.
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Metodi didattici

Lezioni, esercitazioni e seminari in aula.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in un prova scritta e/o colloquio orale allo scopo di valutare le capacità critiche e metodologiche maturate dallo studente, il quale sarà invitato a confrontarsi con le tematiche affrontate durante il corso.

Il raggiungimento da parte dello studente di una visione organica dei temi affrontati a lezione congiunta alla loro utilizzazione critica, la dimostrazione del possesso di una padronanza espressiva e di linguaggio specifico saranno valutati con voti di eccellenza. La conoscenza per lo più meccanica e/o mnemonica della materia, capacità di sintesi e di analisi non articolate e/o un linguaggio corretto ma non sempre appropriato porteranno a valutazioni discrete; lacune formative e/o linguaggio inappropriato – seppur in un contesto di conoscenze minimali del materiale d'esame - condurranno a voti che non supereranno la sufficienza. Lacune formative, linguaggio inappropriato, mancanza di orientamento all'interno dei materiali bibliografici offerti durante il corso non potranno che essere valutati negativamente.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, PC, lavagna luminosa, lavagna tradizionale, tavoletta grafica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Ezio Mesini

Consulta il sito web di Davide Tabarelli