B2394 - POWERTRAINS FOR SUSTAINABLE MOBILITY (6 CFU)

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course the student knows the basics of sustainable powertrain technologies, from the use of natural resources down to energy conversion, including power and emissions control.

Contenuti

1.1: Introduzione alla Mobilità Sostenibile

• Introduzione alla Mobilità Sostenibile.
  • Impatto del settore Trasporti in termini di emissioni di CO2 ed emissioni inquinanti. Il ruolo del trasporto su gomma, rotaia, marittimo e aereo.
  • Obiettivi e regolamenti globali. Emissioni, omologazione dei veicoli leggeri per il trasporto persone.
• Introduzione alla valutazione del ciclo di vita (LCA), con applicazione ai trasporti
  • princiopi e metodologie
  • criteri di impatto ambientale.

1.2: combustibili sintetici

• Combustibili sintetici (incluso idrogeno).
  • caratteristiche principali di combustibili gassosi e liquidi
  • combustibili sintetici e biologici: produzione
• Caretteristiche principali dei combustibili rinnovabili più promettenti.
  • Confronto con combustibili tradizionali.

1.3: Motori a Combustione interna con combustibili sintetici 

• Combustione nei Motori a Combustione Interna (MCI) 
  • Tipologie di MCI e carattertistiche di base. Metriche di combustione. Carattreristichge della combustione con accensione comandata e accensione per compressione. Combustioni anomale.
• Emissioni dei Motori a Combustione Interna (MCI)
  • Emissioni inquinanti per MCI ad accensione comandata e per compressione. Sistemi di abbattimento.
• Combustioni innovative.
  • combustioni innovative: potenziale riduzione di emissioni di CO2 e inquinanti.
• Prestazioni di MCI alimentati con combustibili sintetici liquidi
  • Caratteristiche costruttive, sistemi di combustione ottimali, prestazioni, emissioni, modifiche necessarie.
• Lecture 9: MCI alimentati a idrogeno (H2ICE).
  • Possibili architetture e sistemi di combustione
• Lecture 10: H2ICE.
  • • Caratteristiche costruttive, prestazioni, emissioni, modifiche necessarie.

1.4:Veicoli elettrici a batteria (BEV)

• Architettura dei BEV.
  • Principali componenti e caratteristiche funzionali.
  • tipologie di ricarica e infrastruttura di ricarica.
• Lecture 12: EV technology.
  • Tipologia di batterie, prestazioni, costi, denistà di potenza e di energia.
  • Tipologie di motore: prestazioni, costi, densità di potenza.
  • Sistemi di raffreddamento.
• Lecture 13: Sistemi di controllo dei BEV.
  • BMS, strategie di carica e scarica.
  • prestazioni e catena di efficienze dei BEV

1.5: Fuel Cells

• Lecture 14: Fuel cells.
  • tipi e principio di funzionamento.
  • Il "fuel cell engine": stack e Balance of Plant
• Lecture 15: sistemi Fuel cells per veicoli.
  • architettura e integrazione dei componenti.
• Lecture 16: prestazioni del motopropulsore a Fuel Cells.
  • Efficienza della Fuel cell e prestazioni dinamiche
  • la catena delle efficienze di un veicolo elettrico alimentato a Fuel cells.
• Lecture 17: le sfide dei veicoli a idrogeno
  • Dimensionamento ottimale di FC engine e betteria
  • DImensionamento del sistema di raffreddamento
  • esigenze specifiche per uso aeronautico

1.6:Motopropulsori ibridi

• Archiettura dei motopropulsori ibridi
  • Ibridi P1, P2, P3, P4. Sistemi mild, Full e Plug-in hybrid. Sistemi in serie e parallelo.
  • MCI ibridi: vantaggi e svantaggi rispetto a quelli tradizionali
• Lecture 19:prestazioni ed efficienza di MCI ibridi
  • la catena delle efficienze degli MCI ibridi
  • Taglia ottimale di motore e batteria
  • Gestione dell'energia

1.7: Confronto tra le tecnologie

• Confronto LCA delle diverse tecnologie
  • analisi comparativa di motopropulsori basati su MCI, Fuel Cell, veicoli elettrici a batteria.

Metodi didattici

Gli argomenti del corso verranno mostrati facendo uso di diapositive Power Point (che gli studenti possono scaricare dalla piattaforma di condivisione del materiale didattico, dopo essersi iscritti alla lista di distribuzione), dati, materiale bibliografico.

Gli studenti visiteranno il sustainable powertrain laboratory, in cui sono svolte attività di sviluppo su motori a combustione interna e celle a combustibile.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale. Durata dell'esame un'ora circa.

Vengono effettuate tre domande scelte casualmente tra i diversi argomenti contenuti nel programma:

- combustibili sintetici, potenzialità degli MCI alimentati con combustibili sintetici.

-MCI alimentati a idrogeno

-motopropulsori con Fuel Cells

- veicioli elettrici a batteria

- veicoli ibridi

- LCA e confronto di diverse tipologie di motoptopulsore

A ciascuna delle tre domande, a cui lo studente risponde riportando schemi, grafici, equazioni viste nel corso, viene attribuito un punteggio tra zero e 10 punti, che concorrerà alla formazione del voto finale (espresso in trentesimi). Una domanda potrà essere sostituita da un progetto personale, il cui argomento sia stato accordato col docente.

Il programma d'esame, con la lista dettagliata degli argomenti è messo a disposizione sulla piattaforma di condivisione del materiale didattico, alla fine del corso.

Il calendario delle prove è reso disponibile con ampio anticipo sulla piattaforma web AlmaEsami dell'Ateneo di Bologna. L’iscrizione all’appello è possibile da 10 a 5 giorni prima della data d’esame. Al momento della prova lo studente deve presentarsi con un documento di riconoscimento.

Strumenti a supporto della didattica

Durante lo svolgimento delle lezioni verranno consegnate agli studenti presentazioni relative agli argomenti in programma, oltre a materiale per approfondimenti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Enrico Corti

Consulta il sito web di Vittorio Ravaglioli