Personale docente

Andrea Lazzaretto

Professore associato confermato


Indirizzo: VIA G. GRADENIGO, 6/A - PADOVA . . .

Telefono: 0498276747

Fax: 0498277599


  • presso Ufficio prof. Andrea Lazzaretto, via Venezia 1, II piano
    Si riceve su appuntamento inviando un messaggio a: andrea.lazzaretto

University of Padova: Msc in Mechanical Engineering, 1986; PhD in Energetics, 1992, Post-Doctoral Scholarship in Industrial Engineering, 1993-1994. Jan-May 1991 Research Scholar at the Tennessee Technological Univ. (Center for Electric Power) of Cookeville TN - USA. Assistant Professor at the Department of Mechanical Engineering, Univ. of Padova since 1994. Associate Professor in Energy Systems and Design of Turbomachinery since 2004. Member of the teaching staff of the course Energy and Environment for the MSc Degree in Mech. Eng. of the European Community, Univ. of Gdansk - Poland, 1993.

Winner of the ASME Edward F. Obert Award in the years 1998 and 2007 for an "outstanding paper" on Thermodynamics.
Nomination for the 2001 Young Scientist Award of the Int. Center for Applied Thermodynamics for the overall contribution to the research in Applied Thermodynamics.
ASME Fellow since 2010 (member since 1999).

Associate editor of the Journal of Energy Resources Technology (ASME) from 2006 to 2015 and Int. Journal of Thermodynamics 2011-2012.
Assistant Editor of the International Journal of Energy and Environmental Engineering (Springer)from 2010 to 2015.
Member of the Advisory boards of: Int. Journal of Thermodynamics since 2003, Int. Center for Applied Thermodynamics since 2005.

Awards and Honors chair of the ASME Advanced Energy System Division (AESD)from 2015.
Member of the Executive Committee of the ASME AESD from 2011 to 2015.
Chair of the Systems Analysis Technical Committee of the ASME AESD from 2009 to 2011.
Chair of the Energy track at ASME IMECE2009 and 2012, co-chair of the same track at IMECE2011.
Member of the scientific committees of the Int. Conferences ECOS (2002; 2005-2016) and CPOTE (2012 and 2016), member of the Int. Centre of Applied Thermodynamics (ICAT), Istanbul, 2004.
Chair of panel and technical sessions in the Int. Conferences: ASME IMECE (2000, 2008, 2010 and 2011) and ECOS (2002-2003, 2005-2015).

Responsible for Erasmus agreements between Univ. of Padova and Technical Univ. of Berlin and NTUA (Athens), responsible for a SEMP agreement with EPFL.

He reviewed books for Wiley (2003) and Springer (2010). He ordinarily reviews papers for Int. Journals (Energy, Int. J. of Thermodynamics, Energy Conversion and Management, J. of Fluid Eng., etc.) and for Int. Conferences (ECOS, ASME).

The research activities mainly focus on energy system simulation, optimization, environmental aspects and malfunction analysis of systems for power and heat production (steam power plants, simple cycle and HAT cycle gas turbines, micro-turbines, natural gas fired combined cycle and IGCC power plants, radial turbines, cogeneration engines, fuel cells, hydrogen power systems, biomass fuelled power plants). Part of the research activities concerns performance and design criteria of energy system components (radial, axial, cross-flow fans, radial turbines for natural gas expansion). He has collaborated in research activities with prof. G. Tsatsaronis (Technical Univ. of Berlin), prof. A. Valero (Univ.of Zaragoza-Spain), prof. A. Zaleta (Univ. of Guanajuato-Mexico), prof. M. von Spakovsky (Virginia Tech, USA), prof. F. Marechal (EPFL, Switzerland), prof. J. Tester (Cornell Univ., USA, R.Field and R. DiPippo, MIT, USA), prof. S. Nebra (Univ. of Campinas, Brasil), prof. C.A.Frangopoulos and S. Karellas (NTUA, Athens, Greece).
Author or co-author of 170 papers, mostly published in international journals or conference proceedings.

Selezione di pubblicazioni su rivista internazionale 2010-2016:

Toffolo A., Lazzaretto A., Morandin M., 2010, “The HEATSEP method for the synthesis of thermal systems: An application to the S-Graz cycle”, Energy, Vol. 35, Issue 2, February, 976-981.

Lazzaretto A., Toffolo A., Morandin A., von Spakovsky M.R., 2010, “Criteria for the decomposition of energy systems in local/global optimizations”, Energy, Vol. 35, Issue 2, February, 1157-1163.

Morandin M., Toffolo A., Lazzaretto A., Maréchal F., Ensinas A. V., Nebra S. A., 2011, “Synthesis and parameter optimization of a combined sugar and ethanol production process integrated with a CHP system”, Energy, Vol. 36, Issue 6, June, 3675-3690.

Gobbato P., Masi M., Toffolo A., Lazzaretto A., Cocchi S., 2011, "Numerical simulation of a hydrogen fuelled gas turbine combustor", Int. J. of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 13, 7993-8002.

Toffolo A., Lazzaretto A., von Spakovsky M. R., 2012, "On the nature of the heat transfer feasibility constraint in the optimal synthesis/design of complex energy systems", Energy, Vol. 41, Issue 1, May, 236-243.

Gobbato P., Masi M., Toffolo A., Lazzaretto A., Tanzini G., 2012, "Calculation of the flow field and NOx emissions of a gas turbine combustor by a coarse computational fluid dynamics model", Energy, Vol. 45, Issue 1, September 2012, 445-455.

Rech S., Toffolo A., Lazzaretto A., 2012, "TSO-STO: A two-step approach to the optimal operation of heat storage systems with variable temperature tanks", Energy, Vol. 45, Issue 1, September 2012, 366-374.

Manente G., Toffolo A., Lazzaretto A., Paci M. 2013, “An Organic Rankine Cycle off-design model for the search of the optimal control strategy, Energy, Volume 58, 1 September 2013, 97-106.

Toffolo A., Lazzaretto A., Manente G., Rossi N., Paci M., 2014, “A multi-criteria approach for the optimal selection of working fluid and design parameters in Organic Rankine Cycle systems”, Applied Energy, Vol. 121, 15 May 2014, 219-232.

Manente G., Lazzaretto A., 2014, Innovative biomass to power conversion systems based on cascaded supercritical CO2 Brayton cycles Biomass and Bioenergy, Vol. 69, October, 155-168.

Da Lio L., Manente G., Lazzaretto A., 2014, New efficiency charts for the optimum design of axial flow turbines for Organic Rankine cycles, Energy, Vol. 77, 1 December, 447-459.

Soffiato M., Frangopoulos C.A., Manente G., Rech S., Lazzaretto A., 2015, Design optimization of ORC systems for waste heat recovery on board a LNG carrier, Energy Conversion & Management, Vol. 92, 1 March, 523-534.

Maronese S., Ensinas A.V., Lazzaretto A., Marechal F., 2015, Optimum biorefinery pathways selection using the Integer-Cuts Constraint method applied to a MILP problem. Industrial & Engineering Chemistry Research, 54 (28), 7038-7046.

Mazzi N., Rech S., Lazzaretto A., 2015, Off-Design Dynamic Model of a Real Organic Rankine Cycle System Fuelled by Exhaust Gases from Industrial Processes, Energy, Vol. 90, Part 1, October, 537-551

Marsullo M., Mian A., Ensinas A., Manente G., Lazzaretto A., Marechal F., 2015, Dynamic modeling of the microalgae cultivation phase for energy production in open raceway ponds and flat panel photobioreactors, Frontiers in Energy Research, Vol. 3, Article 41, September.

Da Lio L., Manente G., Lazzaretto A., 2016, Predicting the optimum design of single stage axial expanders in ORC systems: Is there a single efficiency map for different working fluids? Applied Energy, Vol. 167, 1 April,44-58.

Analisi del comportamento di progetto e fuori progetto di sistemi di conversione di energia di vario tipo e complessità alimentati da fonti fossili e rinnovabili. Fra questi: impianti con turbina a gas, impianti a vapore, impianti ORC (Organic Rankine Cycles), motori a combustione interna, impianti solari a concentrazione. In aggiunta agli impianti predetti, vengono studiati impianti per la produzione combinata di energia elettrica, calore e freddo quali: impianti gas-vapore a gas naturale o con gassificatore integrati o meno con impianti solari a concentrazione, impianti cogenerativi basati su motori a combustione interna o microturbine, impianti di potenza che integrano motori a combustione interna con sistemi ORC o sistemi ad assorbimento, impianti alimentati a biomassa per la produzione di energia elettrica, calore e di altri combustibili (ad es.,etanolo o combustibili ad alto tenore di idrogeno).

Accumuli di energia termica, potenziale, meccanica: tecniche e modelli per l'ottimizzazione dell'integrazione tra sistemi di conversione dell'energia e utenze in presenza di accumuli.

Metodi di analisi e ottimizzazione di sistemi energetici: metodi exergoeconomici, metodi emergetici, metodi di analisi del ciclo di vita, metodi di ottimizzazione termodinamica, economica e ambientale che considerano uno o più obiettivi alla volta.

Analisi delle prestazioni e metodi di progettazione di turbomacchine con l'ausilio di simulazioni fluidodinamiche e prove sperimentali in laboratorio: ventilatori radiali, assiali e a deflusso trasversale, espansori radiali e assiali.

Analisi fluidodinamiche e sperimentazione di combustori di turbine a gas con particolare attenzione ai fenomeni di pulsazione di fiamma e alle emissioni.

Proposte di tesi di Laurea Magistrale nell'area tematica dei Sistemi Energetici

Tema: Studio delle varie opzioni di integrazione di impianti a ciclo combinato con sistemi solari a concentrazione. Le opzioni da analizzare dal punto di vista termodinamico, tecnologico, economico e ambientale riguardano sia il ciclo a gas sia il ciclo a vapore in relazione alla tecnologia solare considerata.

Tema: Accumuli di energia termica, di aria compressa e acqua. Analisi di configurazioni di impianto innovative, e confronto tra prestazioni termodinamiche, energetiche e ambientali.

Tema: Ricerca delle configurazione e della gestione ottimizzate di macrosistemi di generazione di energia (di diverse forme) nel mercato elettrico attuale.

Tema: Ricerca di configurazioni ottimizzate dal punto di vista energetico/economico/ambientale di impianti a ciclo Rankine operanti con fluido organico (Organic Rankine Cycle - ORC) in applicazioni terrestri e navali. L'argomento di tesi riguarda la ricerca della configurazione e dei parametri di ciclo che massimizzano/minimizzano specificate funzioni obiettivo (rendimento, potenza, costo di generazione dell'unità di energia).

Tema: Costruzione di un modello dinamico di off-design di un sistema basato su ciclo Rankine con fluido operativo organico(ORC).

Tema: Ottimizzazione del funzionamento in condizioni di progetto di espansori per impianti ORC.
La tesi intende ricercare il comportamento ottimo dal punto di vista termodinamico ed economico di un impianto ORC (nel suo complesso) tenendo conto dei vincoli imposti dal comportamento ottimale degli espansori. Si tratta quindi di sviluppare modelli di design e off-design di questi ultimi che si integrino nei modelli del sistema complessivo.

Tema: Accoppiamento ottimale di cicli ORC a motori a combustione interna
La tesi intende individuare i cicli termodinamici (e i relativi fluidi operativi) più idonei (in termini di massimizzazione della potenza generata e di minimizzazione dei costi) all'accoppiamento con i flussi termici resi disponibili da motori a combustione interna, sia di piccola che di grande taglia, terrestri o navali.

Tema: Ricerca di configurazioni ottimizzate di cicli termodinamici supercritici a CO2 per l'impiego di fumi derivanti dalla combustione di biomassa.

Tema: Evoluzione del metodo HEATSEP per l'ottimizzazione della configurazione e dei parametri di progetto di sistemi energetici.
La tesi cerca criteri ottimali per individuare configurazioni di sistemi energetici di varia complessità in relazione a uno più obiettivi (massimo rendimento, minimo costo, minimo impatto ambientale) tenendo conto dei criteri di accoppiamento ottimale dei flussi termici scambiati internamente o esternamente al sistema con il criterio HEATSEP.

Tema: Confronto tra diversi metodi per l'allocazione di risorse in sistemi energetici: "extended exergy analysis", Analisi exergoeconomica/ambientale, "Life Cycle Analysis".

Tema: Progettazione ottimizzata di giranti di ventilatori assiali tramite sperimentazione in laboratorio.

Tema: Progettazione ottimizzata di ventilatori cross-flow tramite sperimentazione in laboratorio.

Proposte di tesi di Laurea Triennale nell'area tematica degli Impianti Energetici

Tesi sui diversi argomenti del corso, relativi alle varie tipologie di impianti per generazione di potenza, calore o combustibili che impiegano fonti fossili o rinnovabili (biomasse, sole, vento).