Energia: tecnologia e ingegneria

Il libro tratta i Fondamenti dell'Elettrotecnica ed è rivolto agli studenti ed alle persone che intendono conoscere ed apprendere le basi dei principi fisici che determinano il comportamento degli elementi circuitali ed il funzionamento delle apparecchiature e delle reti elettriche. La successione dei capitoli percorre un filo logico che parte dalle definizioni delle principali grandezze elettriche (carica, campo elettrico, corrente, tensione, forza elettromotrice, potenza, ecc.) per poi affrontare lo studio dei fenomeni del campo di corrente, del campo elettrostatico e del campo elettromagnetico. L'analisi dei campi permette la definizione dei bipoli resistore, condensatore ed induttore; le rispettive equazioni caratteristiche, tra tensione ai morsetti e corrente circolante, permettono la risoluzione delle reti elettriche in qualsiasi regime di funzionamento. Il testo prende in esame anche i circuiti magnetici, il regime sinusoidale ed i sistemi trifase, introducendo esempi e concetti applicativi concreti (come, per esempio, i circuiti risonanti, il campo magnetico rotante, l'inserzione Aron, ecc.) che stanno alla base del funzionamento delle varie applicazioni elettriche, che sono contemplate nel testo complementare “Fondamenti di Macchine e Impianti Elettrici”. Gli argomenti dei campi e delle reti elettriche sono trattati in maniera sinergica, per cercare di esporre gli argomenti dell'Elettrotecnica generale con una panoramica sintetica e completa, allo stesso tempo.

Questa nuova edizione del testo, riveduta, corretta ed ampliata rispetto alla precedente versione, contiene i principali argomenti per lo studio delle reti elettriche, di interesse per i corsi di laurea in Ingegneria industriale e in Ingegneria meccanica. Tali argomenti sono trattati in modo da fornire i fondamenti teorici ed i concetti fondamentali senza scendere in aspetti ed approfondimenti destinati ad allievi dei corsi di laurea che si interessano specificatamente del settore elettrico ed elettronico. La trattazione è limitata alle sole reti lineari, sia nel dominio della frequenza che nel dominio del tempo. Lo studio delle reti nel dominio del tempo è limitato alla sola analisi col metodo differenziale. Maggiore spazio è invece dato all’analisi delle reti nel dominio della frequenza e in particolare alle reti in regime sinusoidale e ai sistemi trifasi. Nel testo sono presenti, dopo la parte di teoria, applicazioni numeriche, sia svolte che proposte, anch’esse rivedute, corrette ed ampliate rispetto alla prima edizione del testo, che aiutano nella comprensione dei concetti esposti nella parte teorica.

Quali sono le principali fonti energetiche alle quali attingiamo e alle quali ci affideremo in futuro? Capire i trend energetici significa comprendere alcune delle più importanti dinamiche della politica internazionale, così come alcuni dei temi più rilevanti per lo sviluppo economico e sociale delle nazioni. Capire l'energia significa comprendere le cause del cambiamento climatico e apprezzarne le possibili soluzioni. Maneggiare i grandi temi dell'energia diviene dunque fondamentale non solo per leggere il mondo di oggi, ma anche le sfide di domani.

In questo testo sono raccolti i principali elementi della teoria delle macchine elettriche con particolare riferimento ai modelli a regime delle stesse. Il testo partendo da una breve introduzione delle leggi dell'elettromagnetismo e delle proprietà dei materiali elettrici, sviluppa i modelli di regime delle principali macchine elettriche: trasformatore, macchina in corrente continua, macchina sincrona e macchina asincrona. Per le macchine elettriche rotanti trifase verrà utilizzato un approccio modellistico basato sui fasori spaziali razionali.

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.

La transizione ecologica è un tema di grande attualità. La società industriale ha determinato l’emergere di nuovi rischi per la salute dell’uomo e per gli equilibri ecosistemici del pianeta. La consapevolezza della necessità di un profondo mutamento in senso ecologico sembra piuttosto radicata e il sostegno, in generale, alle green policies pare confermarlo. Nell’elaborazione di soluzioni innovative green, i “saperi esperti” giocano un ruolo rilevante. In questo scenario, il testo prova a indagare il ruolo e la funzione dei professionisti verdi nel caso dell’energia dal vento, concentrandosi sul profilo professionale dello sviluppatore di impianti eolici (wind-farm developer). Di che tipo di professione si tratta? Qual è il bagaglio di conoscenze di tali figure? Che rapporto intrattengono con il contesto socio-territoriale in cui operano? In che modo si interfacciano con gli interessi del capitalismo green? In quale maniera mediano gli interessi delle comunità locali? Il volume vuole contribuire a rispondere a questi quesiti, delineando inoltre la possibilità di un professionalismo “verde”.

La batteria attualmente risulta una delle fonti energetiche fondamentali sia nel settore di produzione dell'energia che nella trazione in relazione alle auto elettriche e ibride che negli ultimi anni hanno avuto una larga diffusione sul mercato. Entrambi questi settori caratterizzati da una evoluzione esponenziale e sottoposti continuamente fasi sperimentali, fanno profondamente leva sull'impiego di nuove tipologie di accumulatori puntando allo sviluppo di generatori caratterizzati da alto rendimento, affidabilità e sicurezza. Nei veicoli a trazione elettrica la batteria al Litio costituisce attualmente l'accumulatore leader grazie all'alta affidabilità, all'alto rendimento, minori tempi di ricarica ed elevata densità nonostante le ridotte dimensioni fisiche, quindi il componente si presenta con un peso ridotto rispetto alle precedenti batterie al piombo acido o al nichel metallidrato. L'elevata tecnologia delle nuove auto puramente elettriche e ibride propone sul mercato automobili in grado di percorrere distanze molto più elevate rispetto ai modelli precedenti, grazie all'impiego di nuovi motori elettrici e a sistemi di controllo e regolazione da parte dei driver, capaci di sfruttare al meglio l'energia elettrica fornita dagli accumulatori stessi.

Dopo un'introduzione di carattere generale, si illustrano i metodi di risoluzione dei sistemi trifase sia equilibrati che squilibrati, eventualmente anche con neutro, e si descrive il calcolo delle potenze attiva, reattiva, apparente con relativi metodi di misura. Per ogni argomento viene riportata la risoluzione di esercizi di difficoltà via via crescente, tutti tratti da temi d'esame. L'impostazione didattica che accompagna la breve, ma rigorosa, descrizione teorica e la chiarezza nella risoluzione degli esercizi rendono il testo uno strumento completo ed efficace, sicuramente di grande utilità, per affrontare i quesiti sui sistemi trifase richiesti in sede d'esame. Il testo si rivolge agli studenti dei corsi di Elettrotecnica per le facoltà di Ingegneria, proponendo l'analisi di reti trifase in regime sinusoidale.

Come puoi autoprodurre tutta l’energia necessaria per la tua casa? Come puoi accumularla per usarla quando ne hai bisogno? Come puoi sfruttare il Sole per muoverti? Come puoi condividere l’energia con gli altri? Ripercorri con noi la storia di una delle aziende/community energetiche più innovative nel panorama mondiale, che ha saputo cambiare profondamente il paradigma della produzione di energia dal sole rendendo l’energia rinnovabile conveniente e alla portata di tutti. Scopri i vantaggi che tutto il suo mondo può portare alla tua casa e alla tua famiglia. Da subito. Tutto questo è sonnen World: un almanacco di grande formato che descrive il futuro dell’energia in occasione del primo decennale di sonnen. Introduzione di Vincenzo Ferreri.