Energia: tecnologia e ingegneria

La sempre crescente richiesta della società civile di affrontare le sfide imposte dai cambiamenti climatici e di consentire uno sviluppo sostenibile impone una svolta decisa verso un ulteriore incremento del mercato delle energie pulite, come ad esempio l'energia solare. L'energia solare a concentrazione (CSP) è una fonte rinnovabile molto attrattiva per generare elettricità e/o calore ad alta temperatura in modo competitivo con le fonti energetiche convenzionali. Tale tecnologia ha avuto un grande sviluppo tra la fine del secolo scorso e i primi anni 2000. Purtroppo, politiche governative poco incentivanti e crisi economiche (2008 e 2020) hanno sostanzialmente bloccato il mercato. Scopo di questo libro è mettere a disposizione di tutti alcune delle nozioni base elaborate in questi anni di studio e implementazione dei sistemi CSP per rilanciare la ricerca su questa interessante tecnologia.

In questo libro Alessando Vigni esprime la sua posizione critica sulle attuali politiche energetiche, formula un piano sul futuro della produzione e autogestione dell’energia e racconta l’avventura burocratica durata due anni per costituire una Comunità Energetica Rinnovabile.Il libro vuole essere uno strumento informativo utile per propagare l’idea della democrazia energetica basata sul concetto “di produzione diffusa dell'energia anziché quello delle grandi centrali in mano a ristretti gruppi che esercitano il loro enorme potere e realizzano grandi profitti controllando il mercato”.Anche perché secondo l’autore “... non si può non mettere l'accento su un fatto fondamentale: queste energie sono distribuite sulla faccia della terra in modo maledettamente democratico”. Nelle appendici c’è la storia di una casa ecologica costruita dall’autore, lo statuto e i regolamenti della Comunità Energetica Sienaenergie come modelli per fondarne di nuove.

In questo testo sono raccolti i principali elementi della Teoria delle Macchine Elettriche Rotanti trattati nelle lezioni di Macchine Elettriche per il Corso di Laurea in Ingegneria dell'Energia dell'Università di Padova. La riorganizzazione e l'aggiornamento dei contenuti rispetto alla precedente edizione sono stati orientati a migliorare l'integrazione di nozioni e concetti introdotti nei vari capitoli e tener conto delle innovazioni in sede tecnologica e progettuale (utilizzo dei magneti permanenti ed azionamenti a frequenza variabile). Gli esercizi svolti, inseriti al termine della trattazione dei vari argomenti, sono stati concepiti per dare concretezza e facilitare l'assimilazione dei contenuti teorici appena presentati. In appendice è inoltre acclusa un'ampia raccolta aggiornata di temi di esame il cui svolgimento è riportato nella versione on-line del testo, oltre al testo di numerosi esercizi da svolgere con i corrispondenti risultati.

Biodiversità: adottala per il bene comune. Nell'edizione 2025 dell'almanacco della Sostenibilità si parla di come attraverso la biodiversità si tutela non solo l'ambiente e la biosfera ma si potenziano tutte le attività legate a essa: agricoltura, bioeconomia, economia circolare ed economia rigenerativa.

La presente dispensa è stata pensata per il corso di Elettromagnetismo e Campi del Politecnico di Milano. Si differenzia da altri libri già presenti in letteratura (e sicuramente più completi e organici), per l'approccio semplificato, che consente la comprensione dei fondamenti della teoria dell'elettromagnetismo anche ad allievi non in possesso degli strumenti matematici di calcolo differenziale vettoriale. Dopo brevi richiami sul concetto di campo e sul calcolo vettoriale, viene ripresa in sintesi la teoria dell'elettrostatica e della magnetostatica per giungere alla presentazione delle equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. Sono quindi descritte le proprietà delle soluzioni più semplici delle equazioni di Maxwell: le onde piane uniformi. La teoria dell'elettromagnetismo è infine applicata allo studio delle linee di trasmissione, sia come veicoli della propagazione guidata sia come elementi circuitali, affrontando l'importante problema dell'adattamento.

Tecnologie emergenti e comunità energetiche rinnovabili potrebbero essere assunti come ambiti definitori e applicativi di un nuovo paradigma di frontiera per la transizione ecologica verso la decarbonizzazione. Con l'approccio scientifico e di discussione operativa affrontati, il testo tenta di collocare i termini più evoluti della disciplina della Progettazione Tecnologica ed Ambientale dell'Architettura negli ambiti applicativi delle tecnologie avanzate e integrate e dei contesti socio-tecnici più emergenti, in cui il ruolo di un'utenza consapevole trova il proprio spazio per contribuire ad una "transizione giusta e orientata verso la neutralità climatica". Il testo si presenta con un suo carattere operativo e tecnico, ma anche argomentativo, per i risultati di una Ricerca di frontiera e applicata.

La crescita del Paese Italia, come già ricordato nella precedente pubblicazione L’Italia può crescere, producendo non importando, deve avvenire sfruttando al meglio tutte le risorse disponibili all’interno del paese, pur non escludendo interscambi con altre realtà. Nel presente lavoro sulle energie rinnovabili viene ribadito il concetto della opportunità di ricorrere alle risorse naturali e rinnovabili oggi tecnicamente ed economicamente disponibili, sole, vento, acqua, biomasse, calore geotermico, riducendo gradualmente ma decisamente fino alla eliminazione l’import di combustibili fossili, non presenti in Italia, quindi con esborso di valuta, grave dipendenza dall’estero ed inquinamento atmosferico. Viene ricordata la fase iniziale della crescita del fotovoltaico ed eolico in Italia con particolare evidenza alle difficoltà iniziali di penetrazione sul mercato. Le stesse aziende del settore energetico in Italia, produttrici di sistemi o di energia elettrica, non apparivano convinte delle opportunità offerte dalle nuove tecnologie ed in parte non lo sono ancora oggi.

Circuiti elettrici introduce in modo chiaro e graduale allo studio dei circuiti elettrici ed elettronici e alle loro applicazioni pratiche. In ampia parte riscritta, questa nuova edizione mantiene l’impostazione generale e lo stile informale delle edizioni precedenti. L’ordine dei capitoli è quasi invariato, ma la suddivisione degli argomenti privilegia paragrafi o capitoli monotematici, come quelli sugli amplificatori operazionali o sui doppi bipoli. Ciò consente un uso personalizzato del libro, con la possibilità di omettere alcune parti senza perdita di continuità; per la stessa ragione, alcuni argomenti importanti come l’impulso di Dirac e i diagrammi di Bode sono presentati in modo indipendente rispetto alla trasformata di Laplace. Per illustrare concetti o strategie di problem solving, sono proposti nel testo numerosi esempi, mentre le applicazioni, presenti al termine della maggior parte dei capitoli, illustrano la soluzione di problemi di progetto mediante modelli semplificati di circuiti elettrici. Tra le principali novità ci sono un capitolo dedicato alla sicurezza elettrica (cap. 18) e i numeri complessi richiamati in appendice. Il libro è corredato da oltre 1800 figure e mille esercizi, divisi per argomento e ordinati per grado di difficoltà. Lo svolgimento di tutti gli esercizi è disponibile in formato digitale, insieme all’approfondimento Induttore e legge di Faraday e a tre capitoli supplementari, che trattano i circuiti in regime periodico (Analisi di Fourier) e lo studio dei circuiti con i software MATLAB e PSpice.

Il testo introduce i principali strumenti metodologici propedeutici alla gestione dei moderni sistemi elettrici nel contesto dei mercati elettrici liberalizzati con particolare riferimento al dispaccio ottimo delle risorse energetiche, all'analisi dell'equilibrio dei mercati in presenza di concorrenza perfetta, alla stima dell'impatto distorsivo del potere di mercato attraverso la teoria dei giochi non cooperativi, alla valutazione degli effetti delle perdite di trasmissione e delle congestioni di rete sull'esercizio del sistema. Sono forniti, inoltre, elementi introduttivi utili a comprendere le problematiche connesse all'esercizio in tempo reale del sistema elettrico, quali la stima dello stato, la regolazione di frequenza e la regolazione di tensione. L'approccio utilizzato nella presentazione delle tematiche trattate risulta in linea con lo stile applicativo tipico della scuola nord-americana, declinato dagli autori con il ricorso, in taluni punti, a formulazioni teoriche che ne esaltano la generalizzazione, rendendola avulsa da particolari schemi legislativi nazionali. L'analisi di numerosi esempi numerici arricchiscono la trattazione, rendendo il testo uno strumento didattico utile agli studenti dei corsi di gestione dei sistemi elettrici per l'energia, nonché a ricercatori di settori affini che intendono acquisire una conoscenza di base delle principali metodologie matematiche applicate alla gestione ottimale dell'esercizio dei sistemi elettrici.

Il presente testo è una raccolta di problemi risolti sulle macchine elettriche che risponde a diverse richieste provenienti dagli studenti, che lamentano la mancanza di una raccolta di esercizi svolti dell'argomento. Il testo, che mette a disposizione una ricca varietà di esercizi svolti sulle principali macchine elettriche, è suddiviso in quattro sezioni: la prima è dedicata al trasformatore, la seconda alla macchina asincrona, la terza e la quarta rispettivamente alla macchina sincrona e alla macchina in corrente continua. All'inizio di ogni sezione sono esposti i principi teorici di base e le relazioni analitiche necessarie allo svolgimento degli esercizi.

Un viaggio nel mondo dell'auto elettrica a 360 gradi; dalla storia, agli aspetti tecnici e di scenario, al confronto con altri vettori energetici, fino a qualche consiglio sul suo utilizzo. Partendo dalla storia dell'auto elettrica, spieghiamo com'è fatta, con uno spirito divulgativo aperto a tutti; "smontiamo" idealmente l'auto elettrica e ne descriviamo i suoi componenti principali, spiegando a cosa serve ognuno di essi e come funzionano. Nell'esporre i componenti, non possiamo fare a meno di parlare delle batterie, delle diverse chimiche che le compongono, del loro ciclo di vita e di come ricaricarle; sia in ambito domestico che in ambito urbano, spiegando la differenza tra ricariche in Corrente Alternata (AC) e in Corrente Continua (DC). Non dimentichiamo di parlare, velocemente dei vettori energetici che, si dice, prenderanno il sopravvento sulle auto a batterie. Diamo anche qualche numero! Dalle infrastrutture di ricarica alla crescita del numero di modelli di auto elettriche a listino, segno che le case automobilistiche credono in questo cambiamento. Infine, vi accompagneremo con qualche "pillola" di suggerimenti sull'uso pratico dell'auto elettrica. Insomma, in un periodo in cui la "narrazione" prende il posto dei fatti, riteniamo, con questo libro, di aver sviluppato questo tema con il giusto equilibrio.

Non importa che tu sia già a conoscenza di questa tecnologia o che, invece, non abbia idea di cosa sia un impianto fotovoltaico. Con questo libro inizieremo dalle basi per arrivare a comprendere cosa scegliere e perché, come tenere attivo, manutenere e migliorare (revamping e repowering), nei lunghi anni a venire, il tuo impianto fotovoltaico domestico, facendoti risparmiare sulla bolletta energetica. I recenti cambiamenti nel mercato dell'energia hanno fatto crescere notevolmente la sensibilità sugli aspetti energetici e sulle soluzioni che ognuno di noi può adottare per difendersi dal “mercato” ed avere, al contempo, maggiore libertà di vivere la propria casa: una di queste soluzioni, è, indubbiamente, l'acquisto di un impianto fotovoltaico. Come districarsi tra le varie tecnologie, tra gli annunci pubblicitari, i falsi miti, le innovazioni e le statistiche, gli accessori, l'accumulo di energia in batterie, insomma, come scegliere consapevolmente il nostro impianto fotovoltaico? Questo libro fornisce una risposta a tutte queste domande e a molte altre. L'indice è molto dettagliato per permettere di trovare facilmente l'argomento che si cerca. Per chi lo necessita, è possibile saltare al punto desiderato e anticiparlo nella lettura rispetto al resto della trattazione. Infatti, ogni capitolo è pensato in modo da abbracciare il mondo che lo riguarda, rendendolo quasi un libro nel libro. L'Autore ha trattato tutti gli aspetti degni di nota, non solo nel preacquisto, ma anche nel post-acquisto, mantenendo sempre la lettura veloce, immediata e non troppo tecnica, quindi fruibile e discorsiva, ma comunque esauriente e rigorosa.