Analisi di mercato per pannelli fotovoltaici e cogeneratori

L'analisi di questa tesi si basa sui dati ottenuti contattando direttamente le aziende produttrici e/o di progettazione e riguarda due settori energetici: la cogenerazione e il solare fotovoltaico. Nel primo si sono studiate 60 unità complete di cogenerazione il cui studio si è basato sulla costruzione di grafici che mettono in relazione le potenze uscenti con il prezzo. Si è mostrato così la forte presenza di un fenomeno di economia di scala e la diversa ripartizione della potenza prodotta. Per unità di piccola-media potenza predomina la produzione di energia termica, la quale diminuisce la sua quota percentuale all’aumentare della taglia. Nel settore del solare fotovoltaico l’analisi è stata più diversificata e articolata. Si sono analizzati 70 pannelli di cui 35 monocristallini, 14 europei e 21 asiatici, e 35 policristallini, 26 europei e 9 asiatici, per i quali si sono graficati gli andamenti di resa, potenza specifica e costo specifico. I pannelli monocristallini, intrinsecamente più efficienti grazie al maggior grado di purezza, presentano un andamento crescente dei costi piuttosto ripido anche se non proporzionale con l’aumento delle prestazioni. Tra i pannelli policristallini invece si evidenzia l’assenza di un andamento nettamente crescente delle prestazioni all’aumentare dei costi. Confrontando i moduli divisi in base alla macro-regione di produzione si nota che l’Asia produce i pannelli al Si monocristallino più efficienti e più costosi mentre pannelli al Si policristallino più economici, ma con prestazioni in linea con quelli europei.Con i dati raccolti si è potuta svolgere anche una ristretta analisi sui pannelli al film sottile. Quelli che utilizzano il Si amorfo presentano prestazioni così basse da non permettere loro una vera affermazione sul mercato. Quest’ultima si presume che sarà invece possibile per pannelli basati su diversi materiali semiconduttori che presentano buoni livelli di prestazioni, ma prezzi ancora troppo elevati.

Layout e confronto prestazioni di banchi prova di micro-ORC

Nell’elaborato presentato è stato analizzato il sistema ORC, presente nel laboratorio DIN della Facoltà di Ingegneria, e confrontato con alcuni banchi prova estratti dalla letteratura. Sono stati studiati gli elementi caratterizzanti del sistema, definendone le loro caratteristiche, le loro dimensioni e la loro collocazione all’interno dell’impianto. Inseguito è stato fatto un confronto con degli impianti di simile taglia che sfruttano fonti di calore differenti. Infine è stato esaminato nel dettaglio il layout del sistema ORC definendone la sua struttura 3D per avere una maggiore chiarezza sulla composizione di questo impianto e sul posizionamento reciproco dei suoi elementi.

QR-VEY: Una piattaforma software per la creazione di sondaggi basata sulla tecnologia del QR-Code

Le metodologie per la raccolta delle idee e delle opinioni si sono evolute a pari passo con il progresso tecnologico: dalla semplice comunicazione orale si è passati alla diffusione cartacea, fino a che l'introduzione e l'evoluzione di internet non hanno portato alla digitalizzazione e informatizzazione del processo. Tale progresso ha reso possibile l'abbattimento di ogni barriera fisica: se in precedenza la diffusione di un sondaggio era limitata dall'effettiva possibilità di distribuzione del sondaggio stesso, lo sviluppo della rete globale ha esteso tale possibilità (virtualmente) a tutto il mondo. Nonostante sia un miglioramento non indifferente, è importante notare come la valorizzazione della diffusione di un sondaggio abbia inevitabilmente portato a trascurarne le proprietà e i vantaggi intrinsechi legati alla sua diffusione prettamente locale. Ad esempio, un sondaggio che mira a valutare la soddisfazione degli utenti riguardo alla recente introduzione di una nuova linea di laptop ottiene un guadagno enorme dall'informatizzazione, e dunque delocalizzazione, del processo di raccolta dati; dall'altro lato, un sondaggio che ha come scopo la valutazione dell'impatto sui cittadini di un recente rinnovamento degli impianti di illuminazione stradale ha un guadagno pressoché nullo. L'idea alla base di QR-VEY è la ricerca di un ponte tra le metodologie classiche e quelle moderne, in modo da poter sfruttare le proprietà di entrambe le soluzioni. Tale ponte è stato identificato nella tecnologia del QR-Code: è possibile utilizzare un generico supporto che presenti proprietà di localizzazione, come un foglio cartaceo, ma anche un proiettore di una conferenza, come base per la visualizzazione di tale codice, ed associare alla scansione dello stesso funzionalità automatizzate di raccolta di dati e opinioni.

Os efeitos de um plano de exercícios para o ombro na postura de voleibolistas da 1ª Divisão Nacional

Projeto de Graduação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Licenciada em Fisioterapia

Development of methodologies supporting the sustainable and safe integration of offshore conventional and renewable energy production

Against a backdrop of rapidly increasing worldwide population and growing energy demand, the development of renewable energy technologies has become of primary importance in the effort to reduce greenhouse gas emissions. However, it is often technically and economically infeasible to transport discontinuous renewable electricity for long distances to the shore. Another shortcoming of non-programmable renewable power is its integration into the onshore grid without affecting the dispatching process. On the other hand, the offshore oil & gas industry is striving to reduce overall carbon footprint from onsite power generators and limiting large expenses associated to carrying electricity from remote offshore facilities. Furthermore, the increased complexity and expansion towards challenging areas of offshore hydrocarbons operations call for higher attention to safety and environmental protection issues from major accident hazards. Innovative hybrid energy systems, as Power-to-Gas (P2G), Power-to-Liquid (P2L) and Gas-to-Power (G2P) options, implemented at offshore locations, would offer the opportunity to overcome challenges of both renewable and oil & gas sectors. This study aims at the development of systematic methodologies based on proper sustainability and safety performance indicators supporting the choice of P2G, P2L and G2P hybrid energy options for offshore green projects in early design phases. An in-depth analysis of the different offshore hybrid strategies was performed. The literature reviews on existing methods proposing metrics to assess sustainability of hybrid energy systems, inherent safety of process routes in conceptual design stage and environmental protection of installations from oil and chemical accidental spills were carried out. To fill the gaps, a suite of specific decision-making methodologies was developed, based on representative multi-criteria indicators addressing technical, economic, environmental and societal aspects of alternative options. A set of five case-studies was defined, covering different offshore scenarios of concern, to provide an assessment of the effectiveness and value of the developed tools.

Analytics and Methods for Logistic System Design and Operations Management

Analytics is the technology working with the manipulation of data to produce information able to change the world we live every day. Analytics have been largely used within the last decade to cluster people’s behaviour to predict their preferences of items to buy, music to listen, movies to watch and even electoral preference. The most advanced companies succeded in controlling people’s behaviour using analytics. Despite the evidence of the super-power of analytics, they are rarely applied to the big data collected within supply chain systems (i.e. distribution network, storage systems and production plants). This PhD thesis explores the fourth research paradigm (i.e. the generation of knowledge from data) applied to supply chain system design and operations management. An ontology defining the entities and the metrics of supply chain systems is used to design data structures for data collection in supply chain systems. The consistency of this data is provided by mathematical demonstrations inspired by the factory physics theory. The availability, quantity and quality of the data within these data structures define different decision patterns. Ten decision patterns are identified, and validated on-field, to address ten different class of design and control problems in the field of supply chain systems research.

Advanced decision-support methods for the design, control, and optimization of perishable products life cycle

In the last decades, global food supply chains had to deal with the increasing awareness of the stakeholders and consumers about safety, quality, and sustainability. In order to address these new challenges for food supply chain systems, an integrated approach to design, control, and optimize product life cycle is required. Therefore, it is essential to introduce new models, methods, and decision-support platforms tailored to perishable products. This thesis aims to provide novel practice-ready decision-support models and methods to optimize the logistics of food items with an integrated and interdisciplinary approach. It proposes a comprehensive review of the main peculiarities of perishable products and the environmental stresses accelerating their quality decay. Then, it focuses on top-down strategies to optimize the supply chain system from the strategical to the operational decision level. Based on the criticality of the environmental conditions, the dissertation evaluates the main long-term logistics investment strategies to preserve products quality. Several models and methods are proposed to optimize the logistics decisions to enhance the sustainability of the supply chain system while guaranteeing adequate food preservation. The models and methods proposed in this dissertation promote a climate-driven approach integrating climate conditions and their consequences on the quality decay of products in innovative models supporting the logistics decisions. Given the uncertain nature of the environmental stresses affecting the product life cycle, an original stochastic model and solving method are proposed to support practitioners in controlling and optimizing the supply chain systems when facing uncertain scenarios. The application of the proposed decision-support methods to real case studies proved their effectiveness in increasing the sustainability of the perishable product life cycle. The dissertation also presents an industry application of a global food supply chain system, further demonstrating how the proposed models and tools can be integrated to provide significant savings and sustainability improvements.

Ultra-Low Temperature Partial Oxidation: Detailed Kinetics, Safety, and Environmental Issues

The innovation in several industrial sectors has been recently characterized by the need for reducing the operative temperature either for economic or environmental related aspects. Promising technological solutions require the acquisition of fundamental-based knowledge to produce safe and robust systems. In this sense, reactive systems often represent the bottleneck. For these reasons, this work was focused on the integration of chemical (i.e., detailed kinetic mechanism) and physical (i.e., computational fluid dynamics) models. A theoretical-based kinetic mechanism mimicking the behaviour of oxygenated fuels and their intermediates under oxidative conditions in a wide range of temperature and pressure was developed. Its validity was tested against experimental data collected in this work by using the heat flux burner, as well as measurements retrieved from the current literature. Besides, estimations deriving from existing models considered as the benchmark in the combustion field were compared with the newly generated mechanism. The latter was found to be the most accurate for the investigated conditions and fuels. Most influential species and reactions on the combustion of butyl acetate were identified. The corresponding thermodynamic parameter and rate coefficients were quantified through ab initio calculations. A reduced detailed kinetic mechanism was produced and implemented in an open-source computational fluid dynamics model to characterize pool fires caused by the accidental release of aviation fuel and liquefied natural gas, at first. Eventually, partial oxidation processes involving light alkenes were optimized following the quick, fair, and smoot (QFS) paradigm. The proposed procedure represents a comprehensive and multidisciplinary approach for the construction and validation of accurate models, allowing for the characterization of developing industrial sectors and techniques.

Studio idrogeologico ed isotopico (carbonio e cloro) del caso di inquinamento delle acque sotterranee da parte della discarica "I Tre Monti" (Bussi sul Tirino, Abruzzo).

Bussi Officine è tra i più antichi impianti petrolchimici italiani. I residui di produzione venivano sversati nella discarica I Tre Monti sin dagli anni '70. A circa 2 km di distanza dalla discarica si trova il campo pozzi di Colle S’Angelo, che ha erogato acqua potabile alla città di Pescara fino al 2007. Dal 1992, solventi clorurati sono stati sversati in concentrazioni che variavano nell'ordine di 1x10-1 ppb. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di effettuare uno studio piezometrico, sullo stato di contaminazione dell’area ed uno studio isotopico sulle unità acquifere contaminate. Nel 2017 è stato effettuato il campionamento delle acque sotterranee coinvolgendo 8 piezometri situati nelle zone di contaminazione più gravi applicandovi poi la tecnica CSIA per le analisi isotopiche sui contaminanti ed è stato rilevato il livello piezometrico dei piezometri insieme al livello idrico del fiume Pescara per ricostruire la relazione fiume-falda che è stata riscontrata su tutta l’area; l’andamento si presenta però differente: per gli acquiferi più superficiali si osserva un effetto alimentante del fiume rispetto alla falda; nel caso dell’acquifero più profondo, questo effetto è confermato solo nell’area della discarica, la falda diventa poi alimentante rispetto al fiume nei pressi del campo pozzi. I dati isotopici mostrano un trend verso l’arricchimento che aumenta con la distanza dalla zona sorgente di contaminazione, indice di un processo di degradazione attribuibile alle opere messe in atto per la Messa in Sicurezza d’Emergenza che nel tempo avrebbero causato una riduzione del flusso di ossigeno cambiando le condizioni redox, come testimoniano i valori fortemente negativi del potenziale. Per gli isotopi del cloro l’andamento è più complesso ed apparentemente anomalo rispetto al carbonio: il trend è in verso opposto con un progressivo impoverimento dalla zona sorgente, imputabile ad una possibile coesistenza di più processi provocati dalle opere costruite nel 2012.

Validazione di una metodologia per la simulazione della cavitazione in iniettori per applicazioni automobilistiche

Al giorno d’oggi, il primo obiettivo dell’industria automotive è quello di ridurre il consumo di carburante e migliorare la qualità del processo di combustione, al fine di soddisfare i limiti di emissioni imposti, senza penalizzare le performance dei motori. In questo scenario, il comportamento dinamico dello spray gioca un ruolo cruciale, ed è risaputo che esso dipenda anche dal processo di cavitazione all’interno di ogni singolo foro iniettore. L’appropriata predizione dello sviluppo di tale fenomeno è fondamentale per comprendere e controllare le caratteristiche delle spray nei canali iniettori e consentire una più accurata progettazione degli iniettori. In questo meccanismo, le simulazioni CFD ricoprono un ruolo di grande importanza, a causa delle dimensioni ridotte caratteristiche dei fori iniettori. Questi infatti non risultano spesso adatti ad un’analisi sperimentale dettagliata e precisa, e nel caso lo fossero, la valutazione è limitata a pochi casi, essendo le attività sperimentali complesse ed onerose. L’analisi computazionale presenta quindi vantaggi come una sostanziale riduzione del tempo e dei costi impiegati, non richiedendo infatti la costruzione e l’utilizzo di impianti appositi o prototipi. Lo scopo principale di questo progetto consiste nella validazione di un codice CFD capace di modellare la cavitazione, al fine di applicarlo successivamente ad un iniettore reale. Tale modello è stato validato tramite confronto con dati sperimentali su un flusso cavitante attraverso un ugello ideale. Tra tutti i software commerciali disponibili, è stato scelto CONVERGE poiché innovativo nella generazione automatica della griglia e dettagliato nell’analisi chimica, permettendo di gestire geometrie di motori molto complesse. È stato quindi ritenuto appropriato valutare la validità di tale codice nella modellazione della cavitazione, poiché potrebbe dimostrarsi rilevante nello studio futuro dei motori a combustione interna.

Produzione di biopolimeri da fanghi di depurazione mediante processi ibridi termochimici-biologici

Il presente lavoro di tesi riguarda lo sviluppo di un innovativo processo di produzione di poliidrossialcanoati (PHA), volto a diminuire i costi ed incrementare la sostenibilità ambientale dei processi attualmente utilizzati per produrre PHA. A tal fine sono state utilizzate colture microbiche miste (MMC) presenti nei fanghi attivi derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue e substrati di scarto dell’industria vitivinicola. I substrati sono stati inizialmente fermentati anaerobicamente per ottenere acidi grassi volatili (VFA), fonte di carbonio ideale per produrre PHA tramite MMC. Il processo di produzione sviluppato nel presente lavoro di tesi è suddiviso in tre stadi, mediante l'accoppiamento di processi termochimici e biologici: 1. Fermentazione anaerobica di varie matrici di scarto provenienti dall'industria vitivinicola per produrre VFA. Tutti i substrati sono stati testati sia con inoculo tal quale e sia con inoculo autoclavato per inibire l’attività degli Archea metanogeni. Nel primo caso sono stati ottenuti elevati quantitativi di biogas (~70% di resa), mentre il pre-trattamento dell’inoculo ha portato un’elevata produzione di VFA, soprattutto nel caso della vinaccia (45% di resa). 2. Pre-trattamento termochimico dei fanghi di depurazione e scarti tramite pirolisi al fine di rendere il carbonio contenuto negli scarti più disponibile per i batteri anaerobi. In questo caso le rese di VFA sono sensibilmente aumentate rispetto alla digestione della biomassa tal quale, con valori prossimi al 99% nel caso della vinaccia. 3. Valutazione delle capacità delle popolazioni batteriche che compongono il fango aerobico di accumulare naturalmente PHA, testando fanghi provenienti da impianti di depurazione sia industriali che urbani. Solo le comunità batteriche presenti nei fanghi di tipo urbano hanno mostrato buona potenzialità di accumulare PHA, senza che questi siano stati inizialmente sottoposti a regimi ciclici alimentari.

Studio dell'efficienza del sistema di raccolta differenziata dei rifiuti urbani della società Contarina SpA

Contarina è un’azienda che si occupa della gestione dei rifiuti in 49 Comuni della Provincia di Treviso. L’esperienza di tirocinio svoltasi presso tale realtà aziendale, ha avuto come obiettivo l’analisi della tracciabilità dei principali rifiuti trattati dagli impianti di Contarina, al fine di comprendere l’efficienza del sistema di gestione integrata del rifiuto urbano. Dopo un breve inquadramento normativo, si è proceduto a descrivere il modello di gestione messo in atto dall’azienda, analizzandone anche le modalità operative. Oltre al calcolo della percentuale di materiale raccolto in maniera differenziata, secondo differenti metodologie e all’analisi quantitativa e qualitativa dei rifiuti prodotti, per stimare l’effettivo quantitativo di materiale avviato a recupero, sono stati elaborati dei bilanci di massa per le seguenti filiere di rifiuto: vetro, plastica, metalli, carta e cartone, frazioni biodegradabili e indifferenziato. Tali categorie di rifiuto infatti, costituiscono la maggior parte dei rifiuti raccolti e trattati da Contarina. L’analisi dei dati ha rivelato una buona efficienza di captazione del sistema di raccolta differenziata ed anche un’elevata qualità merceologica del rifiuto gestito. In merito all’efficienza di trattamento e alla quantità del materiale avviato a recupero, alcune filiere si sono dimostrate più virtuose di altre, come ad esempio quella relativa al rifiuto cartaceo, dove il 99.3% del materiale trattato è diventato materia prima seconda. L’elaborato ha messo in luce inoltre come il quantitativo di materiale recuperabile venga influenzato, oltre che dalla qualità e tipologia di rifiuto trattato, anche dalla modalità di conferimento e dall’efficienza separativa degli impianti. Complessivamente, attraverso il trattamento delle principali categorie di rifiuto raccolte tramite il sistema porta a porta e gestite all’interno degli impianti Contarina, l’azienda trevigiana ha avviato a recupero, più dell’85% del materiale selezionato.

Studio fluidodinamico della caldaia di un impianto a biomassa

Lo studio ha lo scopo di analizzare la fluidodinamica di una caldaia di un co-inceneritore presente a Widmerpool (Nottingham, UK) costruito dall'azienda "STC Power, s.r.l.". L'obiettivo è analizzare profili di velocità, temperatura, densità, calore scambiato e tempo di residenza lungo il bruciatore del suddetto impianto per valutare la possibilità di formazione gas nocivi, come le diossine, durante il processo di combustione. Per la generazione della mesh per le simulazioni fluidodinamiche si sono utilizzati due differenti software: Salome (software open source) e starCCM+ (software con licenza). In particolare sono state prodotte due mesh differenti attraverso Salome. I risultati ottenuti dalle simulazioni con le due mesh sono stati messi a confronto con i risultati prodotti dalla simulazione con la mesh di starCCM+ per provare l'utilizzabilità di software open source anche nei casi ingegneristici reali. Nello studio si discusso inizialmente degli inceneritori a biomassa in maniera generale per poi concentrarsi sulle possibili emissioni che possono essere prodotte da un impianto di questo tipo e sui sistemi di controllo della combustione e abbattimento dei fumi. Si è descritto successivamente l'impianto analizzato e le condizioni di funzionamento analizzate. Sono stati descritti inoltre il metodo di costruzione delle tre diverse meshes, il solutore utilizzato e come sono state impostate le condizioni a contorno. Infine sono stati riportati i risultati e le conclusioni che hanno riportato una temperatura adatta all'abbattimento degli NOx alla'altezza dell'SNCR, tempi di residenza medi conformi con le normative e profili di temperature e velocità corrispondenti a quelle aspettate dalla caldaia. Infine si sono analizzate le differenze tra i risultati ottenuti dalle tre simulazioni con le diverse meshes.

Indagini sperimentali per la determinazione di microplastiche nelle acque reflue e nei fanghi di depurazione

Le microplastiche (MP) rientrano nella categoria di contaminanti emergenti per la loro pericolosità e persistenza nell'ecosistema. Gli impianti di trattamento acque sono identificati come una fonte principale di MP per l’ambiente. A causa della mancanza di metodi di separazione standard per le MP da fanghi ed acque reflue, nel presente lavoro sperimentale, sono testati diversi metodi di separazione delle MP da campioni di fanghi e acque di due impianti reali. Tramite analisi allo stereomicroscopio e identificazione della struttura polimerica mediante spettroscopia infrarossa in riflettanza totale attenuata (FTIR-ATR) si sono ottenute delle prime stime sulle quantità di MP all’interno dei depuratori che andranno vagliate con successive prove. In generale c’è una grande variabilità associata al punto di prelievo, al periodo di campionamento e alle caratteristiche del refluo. I dati sperimentali confermano la presenza di MP sia nelle acque che nei fanghi. Per la linea acque sono esaminati un trattamento convenzionale a fanghi attivi di un piccolo impianto (1) e un trattamento terziario di filtrazione a sabbia con peracetico e UV di un impianto di potenzialità superiore (2). Seppure le efficienze di rimozione siano alte (93,37% per l’impianto 1 e 59,80% per il 2), i carichi di MP rilasciati in ambiente sono elevati a causa delle portate trattate. Il fatto che MP della stessa morfologia e colore si ritrovino in setacci di differenti dimensioni e che le concentrazioni aumentino al diminuire della dimensione, suggerisce che subiscano svariate frammentazioni a monte del campionamento. Per i fanghi sono testati 3 metodi di pretrattamento individuando il migliore in quello con pre-digestione con H2O2 e separazione per densità con NaI che verrà in seguito implementata. Nei fanghi tendono a concentrarsi le MP rimosse dalla linea acque che di solito sono quelle di densità maggiore, infatti si riscontra prevalenza di microparticelle.

Studio di fattibilità ed implementazione della tecnologia MBR per l'impianto di depurazione acque presso Caviro-Extra (Faenza-RA)

Caviro Extra è un’azienda con sede a Faenza, impegnata nella lavorazione dei sottoprodotti derivanti dalla vinificazione e nella produzione di energia sostenibile ottenuta sia dai propri scarti di lavorazione che da rifiuti agroalimentari di aziende terze. Lo stabilimento svolge autonomamente il trattamento dei reflui abbattendo le sostanze inquinanti e permettendo così lo scarico in pubblica fognatura. Lo scopo della tesi è quello di studiare la fattibilità, tramite lo studio bibliografico, dell’implementazione di un bioreattore aerobico a membrana (MBR) come soluzione impiantistica atta a fronteggiare l’alto carico idraulico ed ammoniacale gestito durante il periodo della campagna di vinificazione. In un’ottica di sostenibilità ambientale si è presentato un secondo scopo , cioè quello di andare a recuperare le acque reflue tramite osmosi inversa. Dallo studio di letteratura scientifica riguardo la capacità di nitrificazione del bioreattore a membrana si hanno risultati favorevoli. Indicando tale sistema come una soluzione efficiente e stabile che può essere applicata nella nitrificazione di acque reflue contenenti un’alta concentrazione di azoto ammoniacale. L’integrazione di un sistema MBR con un’osmosi inversa ha, altresì, dimostrato miglioramenti ulteriori della qualità dell'acqua trattata; dimostrando di fornire un’alta reiezione di nitrato come di cloruri e di solfati ad alta concentrazione iniziale come nel caso in esame e di poter essere la soluzione impiantistica per alleggerire il carico ammoniacale al settore biologico e allo stesso tempo recuperare acqua riducendo la necessità di emungimento da pozzi artesiani. L’azienda verificherà mediante l’attività di testing la reale fattibilità in termini di potenziale miglioramento di depurazione, costi operativi e semplicità di gestione attraverso l’implementazione di impianti pilota sia sulla tecnologia analizzata (MBR+RO) sia su un processo MBBR di tipo ibrido fango attivo/biomassa adesa.