La Termotecnica

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Idrogeno, Power to Gas e Gas to Power richiedono rigorose analisi e sperimentazioni per consolidarsi e diffondersi

Come descritto in e i possibili molteplici utilizzi dell'idrogeno e la necessità di compensare la non programmabilità di fotovoltaico ed eolico hanno portato a riconsiderare l'economia dell'idrogeno di cui si parla da decenni, ma ora con situazioni differenti. E si parla sempre più di idrogeno verde, dall'Australia al Cile passando per Cina, Medio Oriente, Europa e Nord America con proposte di possibili mega impianti di elettrolisi alimentati da rinnovabili.

Nel post Covid-19: aboliamo il passato e rinnoviamo le università con nuovi compiti

Da tempo, guardando ai vari problemi che affliggono l'Italia, stampa e TV insistono nel prevedere drammatica, nell'immediato futuro, la condizione economico-sociale che si presenterà dopo la pandemia Covid-19. Poco informato di ciò che è successo nell'ultimo semestre nelle università italiane, rivoluzionate nelle metodologie didattiche e persino negli ordinamenti delle lauree con la inconsueta didattica a distanza - sicuramente insufficiente per gli studenti e in molti cadì frettolosamente organizzata - chi scrive, sempre impegnato per dare valore culturale alla vita accademica, è oggi seriamente preoccupato del futuro.

Livello di Integrità di Sicurezza (SIL) degli impianti industriali

Il nuovo concetto del Livello di Integrità di Sicurezza SIL (in ordine crescente di integrità da 1 per impianti poco pericolosi a 4 per impianti estremamentenpericolosi) è stato introdotto dalle recenti norme internazionali IEC 61508 e IEC 61511 per garantire la sicurezza funzionale degli impianti industriali, ovvero quella parte della sicurezza globale delle apparecchiature e dei sistemi di controllo ad esse associati, che dipende dal corretto funzionamento dei sistemi elettrici, elettronici ed elettronici programmabili per applicazioni di sicurezza e dagli altri sistemi tecnologici per applicazioni di sicurezza preposti alla riduzione potenziale del rischio.

E-Mobility: nel 2032 un auto su 2 sarà elettrica

Secondo le previsioni del nuovo Rapporto annuale Energy Transition Outlook dell'ente di certificazione internazionale DNV GL, entro il 2032 il 50% delle auto vendute nel mondo sarà elettrica. Nel lungo periodo vedremo un cambiamento radicale della domanda energetica con una spinta sempre maggiore verso l'elettrificazione, che interesserà, in particolare, il ramo automobilistico: entro il 2027, il 50% delle nuove auto immatricolate in Europa sarà, infatti, alimentata ad elettricità. Lo stesso risultato verrà, poi, raggiunto nel 2032 in Cina,India e Nord America, con una diminuzione dal 27% al 20% della quota di domanda energetica legata al settore dei trasporti.

Pompe usate come turbine per il recupero energetico nelle reti di distribuzione idrica urbana

Nella generazione distribuita le reti idriche possono rappresentare una valida attrattiva per il potenziamento del mini-idroelettrico grazie all'introduzione di macchine motrici in sostituzione delle valvole di regolazione conservandone la funzione e producendo energia. Si propone un metodo per scegliere la pompa più idonea da utilizzare come turbina e per prevederne le prestazioni. La metodologia è applicata in un caso studio, evidenziando il notevole recupero di energia altrimenti persa.

La Termotecnica di Febbraio

La rivista completa scaricabile de La Termotecnica, in esclusiva e gratuita per tutti gli utenti di Verticale e PLC Forum. All'interno: - Riscaldamento globale ed equilibrio climatico del Pianeta a cura di ENEA - Speciale MCE - Dossier Energy Performance of Buildings Directive a cura del CTI

Approccio multidisciplinare per lo studio di vetrate strutturali innovative in aerogel: risultati preliminari

L'involucro edilizio è l'elemento chiave per garantire un adeguato livello di comfort all'interno degli edifici e assicurare condizioni ottimali di efficienza energetica. La forma e la funzione dell'involucro hanno nel tempo subito un'evoluzione: dagli involucri massivi degli edifici storici a strutture leggere, costituite da sistemi vetrati ampi e luminosi, che smaterializzano le superfici dell'edificio contemporaneo. Un elemento leggero come una vetrata rappresenta tuttavia il punto debole dell'involucro, non solo in termini di resistenza meccanica, ma soprattutto di isolamento termico e acustico. L'International Energy Agency (2015) ha valutato che il settore civile è responsabile del 36% del consumo totale di energia, con un aumento annuo dell'1%. Di questo, nel 2018 è stato stimato che il 60% è destinato al riscaldamento e al raffrescamento

Rinnovabili elettriche e Grid Parity

Per lungo tempo, il principale ostacolo nel cammino verso la diffusione su larga scala delle fonti rinnovabili è stato individuato nel gap di competitività economica rispetto alle fonti fossili. Nell'ottica di creare un mercato, favorire lo sviluppo tecnologico ed azzerare questo gap, sono stati introdotti negli anni diversi meccanismi di incentivazione, con costi non indifferenti per l'intera collettività (nel 2018, il GSE ha sostenuto costi netti, poi ribaltati sulla componente A3 della bolletta elettrica, pari a quasi 12 miliardi di euro per l'incentivazione dell'energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, peraltro in diminuzione di circa 1 miliardo rispetto al 2017). Pur fra luci ed ombre, su questo tema giungono oggi da più parti segnali positivi.

Una metodologia diagnostica applicata a pompe oleodinamiche basata sulla misura dell'accelerazione

La manutenzione di componenti e sistemi è attualmente principalmente effettuata in maniera preventiva con programmazione su base temporale senza considerare lo stato reale dei componenti, per tale motivo risulta costosa e non particolarmente efficace. Al contrario un approccio basato sulle effettive condizioni di funzionamento del sistema consentirebbe di intervenire solo quando effettivamente necessario. Quest'ultima tipologia di approccio può essere effettivamente adottata in differenti applicazioni industriali come ad esempio in circuiti oleodinamici e portare a vantaggi significativi in termini di produttività, affidabilità e sicurezza del sistema. In questo articolo si applica questo secondo approccio ad una pompa a cilindrata variabile utilizzata nei circuiti idraulici, sviluppando un sistema di diagnosi che comporta il rilevamento e l'identificazione dei guasti.

Accumuli sulla rete o in periferia, la querelle infinita dei pompaggi, le filiere nazionali

La crescita della generazione decentrata e intermittente impone un diffuso adeguamento delle reti e lo sviluppo di soluzioni per l'accumulo dell'energia elettrica. In favore della flessibilità si dovrebbe puntare al mix meno costoso tra disponibilità di generazione aggiuntiva e di storage, oltre che ovviamente a maggiore efficienza presso la domanda. In linea di principio l'accumulo può essere effettuato in corrispondenza dei luoghi di produzione da fonti rinnovabili, ovvero sui nodi della rete di distribuzione. La scelta tra privilegiare gli accumuli alla periferia della rete, piuttosto che sui nodi non è affatto indifferente sotto il profilo economico e sociale.

Sistema energetico per la produzione e uso di metanolo da idrogenazione della CO2 con idrogeno da elettrolisi

Sebbene appaia evidente la necessità di una riduzione del contributo delle fonti fossili nei sistemi di generazione elettrica, nel breve periodo la dipendenza da queste fonti sarà ancora significativa. Risulta pertanto fondamentale sviluppare tecnologie in grado almeno di ridurne l'uso e, di conseguenza, le emissioni di CO2 in atmosfera, garantendo una graduale transizione verso una società decarbonizzata. In questo contesto assumono particolare importanza le tecnologie power-to-X, in grado di produrre combustibili liquidi o gassosi ad alta densità energetica, sfruttando l'energia prodotta dalle fonti rinnovabili (FER) [1]. In particolare, tra le diverse tecnologie power-to-X, questo lavoro prende in esame la tecnologia power-to-methanol. Il metanolo è considerato uno dei combustibili più promettenti.

Sistemi di accumulo a cambiamento di fase di tipo shell-and-tube: studio della fase di carica

In accordo con le politiche energetiche globali, finalizzate alla riduzione dei gas serra, lo sviluppo di sistemi di accumulo di energia rappresenta l'aspetto ricorrente nello studio e nell'implementazione di sistemi di produzione sempre più volti alla sostenibilità ambientale. Nel presente lavoro viene affrontata l'analisi del componente tramite simulazioni numeriche termo-fluidodinamiche e da una modellistica semplificata per la stima dei tempi di carica del sistema. L'analisi è stata condotta considerando come materiale a cambiamento di fase (PCM) una miscela binaria di sali di potassio e di sodio, notoriamente chiamati "Sali solari". La geometria analizzata è basata su sistemi di tipo shell-and-tube spesso impiegata per la sua semplicità ed efficienza di scambio termico con basse perdite di carico.

A 3D-CFD Methodology to Quantitatively Predict Engine-out Soot Emission in GDI Engines

(In lingua inglese) L'introduzione di sistemi ad iniezione diretta nei motori alimentati a benzina (GDI) costituisce una promettente soluzione tecnica per ridurre le emissioni di gas a effetto serra (GHG) ma, al contempo, tende a promuovere la formazione di un più alto numero di particelle ultrafini (PN) rispetto alla tecnologia ad iniezione indiretta (PFI). La comunità scientifica ha profuso un notevole sforzo nell'investigazione delle cause principali che portano alla formazione del particolato tramite simulazioni 3D-CFD. In questo lavoro, una metodologia basata sul Metodo delle Sezioni è utilizzata e validata al fine di predire quantitativamente la massa di particolato (PM), il numero di particelle (PN) e la distribuzione dei diametri delle particelle (PSDF) sulla base di misure sperimentali effettuate su un motore di ricerca GDI ad accesso ottico. (Presentazione in inglese)

La cogenerazione come soluzione smart, intuitiva e facile da utilizzare - Intervista a Michele Torretta, di MTM Energia

La cogenerazione, considerata per lo più una tecnologia complessa e non ancora del tutto conosciuta sul territorio italiano, può diventare una soluzione smart, intuitiva e facile da utilizzare, una volta chiariti alcuni semplici punti con il supporto di un'azienda specializzata nel settore. La cogenerazione, ricordiamo in sintesi, comprende i sistemi che consentono di produrre al contempo elettricità e calore utilizzando gas naturale o fonti rinnovabili, come il biogas, con un'efficienza complessiva che può superare il 90%, quindi assai più elevata di quella che si può ottenere generando energia elettrica e termica in modo separato.

Il potenziale trascurato delle rinnovabili termiche

Si discute molto sull'obiettivo che il Piano Nazionale Integrato per l'Energia e il Clima (PNIEC) ha fissato per le rinnovabili elettriche, considerato sfidante, e ancor più su quello per la mobilità, da alcuni giudicato irrealizzabile oppure eccessivamente disruptive per i due settori produttivi coinvolti: l'automotive e il downstream petrolifero. Meno frequenti sono invece i giudizi sull'obiettivo che dovrebbero conseguire le rinnovabili termiche, malgrado si tratti del contributo, tra i tre, più a rischio

Atmosfere potenzialmente esplosive generate da vapori di bioetanolo - Analisi del coefficiente di trasferimento di massa

In caso di rilasci di liquidi infiammabili alto bollenti, come il bioetanolo, la portata massica evaporante influenza fortemente la procedura di classificazione delle aree, in cui potrebbero formarsi delle atmosfere potenzialmente esplosive. Il trasferimento di massa è il principale fenomeno, che causa l'evaporazione di tali liquidi. L'articolo confronta tre modelli predittivi per calcolare il coefficiente di trasferimento di massa, che è un parametro fondamentale al fine di stimare la portata evaporante.

Confronto tra due interventi migliorativi per l'efficienza di un impianto obsoleto di piccola-media taglia

La necessità di ridurre i costi energetici ha accresciuto l'interesse di concetti come l'upgrade di impianto e l'ottimizzazione; ci sono vari approcci per affrontare questo trend. Le imprese di piccola-media taglia affidano la generazione a macchinari datati le cui performance hanno ampio margine di miglioramento. Questa analisi si pone l'obiettivo di comparare due differenti strategie di miglioramento applicate allo stesso impianto di piccola taglia dove è installato un CHP: la prima basata sulla sostituzione dei macchinari obsoleti, la seconda sull'introduzione di un EMS.

Sistemi e soluzioni per il raffreddamento, riscaldamento, termoregolazione e scambio termico: Intervista

Tempco lavora per supportare aziende del settore industriale nella regolazione delle temperature nei processi produttivi e nel recupero energetico. Gli impianti che realizziamo non vengono progettati semplicemente per raffreddare, riscaldare, regolare una temperatura, ma vengono concepiti per consentire ai nostri clienti di farlo nello specifico ambito delle loro metodologie di produzione. In definitiva, ricerchiamo soluzioni il più standardizzate possibile, che si adattino alle esigenze peculiari dei singoli clienti, con la massima flessibilità.

Intelligenza Artificiale ed energia, hype* o rivoluzione?

Industry 4.0 ha per elemento trainante la digitalizzazione e, a differenza delle tre precedenti rivoluzioni industriali (meccanizzazione nel Settecento, energia a fine Ottocento, Informatica a metà Novecento), presenta una enorme velocità di diffusione e costi inferiori. L'attuale rivoluzione industriale ri-definisce le filiere tecnologiche, le fertilizza e le contamina con l'Information Technologies. Le sue innovazioni, rapidamente acquisibili, ricadono in due àmbiti: fisico (veicoli a guida autonoma, generazione e accumulo dell'energia di quarta generazione, manifattura avanzata, robotica, sensoristica, materiali intelligenti), e digitale (internet delle cose IoT, block-chain)

Dispacciabilità dell'energia solare attraverso gli impianti CSP

Nei mercati con una forte penetrazione degli impianti fotovoltaici ed eolici, che non sono in grado di garantire una produzione regolabile e programmabile, è richiesto un elevato livello di flessibilità nella gestione degli altri impianti di generazione elettrica (tradizionali e rinnovabili), che ne comprometta il meno possibile le prestazioni. In questo scenario, la capacità di inseguimento di un carico da parte degli impianti solari a concentrazione (Concentrated Solar Power - CSP) può giocare un ruolo fondamentale nei Paesi con elevata irradianza diretta. Grazie alla presenza di sistemi di accumulo termico, è possibile sfruttare l'energia solare anche dopo il tramonto e regolare la produzione in funzione del valore istantaneo della domanda elettrica

A RANS-based CFD Model to Predict the Statistical Occurrence of Knock in Spark-Ignition Engines (in lingua inglese)

Engine knock is emerging as the main limiting factor for modern spark-ignition (SI) engines, facing increasing thermal loads and seeking demanding efficiency targets. To fulfill these requirements, the engine operating point must be moved as close as possible to the onset of abnormal combustion events. The turbulent regime characterizing in-cylinder flow and SI combustion leads to serious fluctuations between consecutive engine cycles. This forces the engine designer to further distance the target condition from its theoretical optimum, in order to prevent abnormal combustion to severely damage the engine components just because of few individual heavy-knocking cycles. A RANS-based model is presented in this study, which is able to predict not only the ensemble average knock occurrence, poorly meaningful in such a stochastic event, but also a knock probability.

Analisi di una rete di sensori in un motore a combustione interna con strumenti di Complex Network Analysis

L'analisi dei dati nelle moderne reti di sensori apre una serie di sfide ancora irrisolte legate, principalmente, alla loro natura eterogenea ed alla loro dinamica, non lineare e non stazionaria. In questo articolo viene proposto un metodo per l'individuazione e la diagnosi dei guasti in un motore a combustione interna per autotrazione, basata sui dati di monitoraggio raccolti da reti eterogenee di sensori. Il metodo proposto si basa sull'impiego di tecniche di modellazione a grafo e strumenti di analisi sviluppati nell'ambito della Complex Network Analysis.

Smart district heating: hypothesis to convert existing user substations Articolo in lingua Inglese

New generation of district heating had introduced the concept of smart thermal grids, consisting in the bidirectional heat exchange between network and final users. In this context, users substations represent key points for the optimal integration between district heating networks and distributed generators. In this paper several schemes for smart users substations will be presented and the actions required to convert existing substations will be evaluated through a technical analysis.

Analisi termo-economica di un impianto di liquefazione del gas naturale

In questo articolo è stata condotta un'analisi termo-economica di un impianto che utilizza il processo Conoco Phillips Optimized Cascade per liquefare il gas naturale. L'analisi termodinamica e la valutazione economica della soluzione proposta hanno permesso di valutare il costo del GNL prodotto. Sono poi stati analizzati due casi di studio per determinare come tale costo viene influenzato della posizione geografica dell'impianto.

Due domande agli esperti presenti a mcTER Roma

In occasione dell'evento mcTER Roma, abbiamo incontrato quattro opinion leader nel settore energetico. Sulla base dei loro interventi al convegno, ci hanno raccontato come si stanno muovendo sul mercato attraverso casi applicativi e approfondimenti tecnici. Ci hanno anche illustrato i loro progetti futuri, cercando di prevedere gli scenari che offrirà il settore nei prossimi anni.

L'energia, il clima e il ritardo della politica.

L'economia energetica basata sulle fonti fossili ha assunto dimensioni fisiche che difficilmente si riescono ad immaginare offrendo gli esempi più semplici per comprendere il concetto di insostenibilità. L'agenda dei politici, aldilà dei pronunciamenti ufficiali prodotti con atteggiamento preoccupato, è in estremo ritardo, forse incolmabile, e dimostra quanto sia ancora da approfondire e, forse, per gran parte sconosciuto, il principio di precauzione. Esso non si comprende se si adotta un approccio solo deterministico tra cause ed effetti, quale quello che ha caratterizzato l'evoluzione del pensiero scientifico moderno ed anche, più in generale, il rapporto Uomo-Natura dalla Rivoluzione Industriale, che inizia a manifestarsi in modo evidente agli albori del XVIII secolo.

Bioelettricità con celle microbiche: configurazioni e analisi prestazioni

In questo studio sono illustrate le prestazioni di innovative celle a combustibile microbiche, che consentono di realizzare una conversione diretta della biomassa in energia elettrica grazie alla capacità di batteri elettrogenici di generare e trasferire elettroni all'elettrodo con cui sono in contatto. Nel lavoro sono analizzati gli aspetti bio-tecnologici che influenzano le prestazioni di tali celle, quali la geometria del reattore, il substrato organico e gli elettrodi.

Zero Energy Buildings o Zero Emission Buildings?

Nel presente lavoro vengono messi a confronto i principi, attuati nella regolamentazione energetica degli edifici, di limitazione del fabbisogno di energia primaria non rinnovabile e di limitazione della quantità di emissioni di gas serra, tipico quest'ultimo del Regno Unito. Dopo un inquadramento concettuale, gli Autori discutono i risultati di un'applicazione numerica riferentesi ad un'unità abitativa caratterizzata da un modello di consumo energetico annuale corrispondente alla situazione italiana.

Il questionario come metodo di indagine sui profili di occupazione in edifici residenziali. Uno studio pilota

Vengono presentati i risultati di un'attività di ricerca finalizzata a redigere e, successivamente, a distribuire un questionario per raccogliere dati tecnici e socioeconomici e, inoltre, ottenere profili di occupazione tipici di edifici residenziali collocati in area Mediterranea. Il sondaggio è stato sviluppato con riferimento ad esperienze precedenti condotte presso l'Università della Calabria dal 2012, ed ha interessato 80 famiglie coinvolte tramite e-mail, interviste e i social network. Sono stati individuati diversi livelli di occupazione (alta, media e bassa) e diverse sottocategorie di alta occupazione (prevalente la mattina, il pomeriggio e intermedio). Infine, il consumo energetico degli edifici è stato posto in relazione alle categorie di occupazione e sono state trovate utili correlazioni.

Atmosfere potenzialmente esplosive. Influenza della pressione di produzione del biometano sul grado di diluizione

Il biometano, prodotto mediante l'upgrading del biogas, può essere considerato una valida alternativa ai combustibili fossili. Uno dei principali pericoli, associati con la sua produzione, è la possibile formazione di atmosfere potenzialmente esplosive. L'articolo illustra i risultati di uno studio focalizzato sulla valutazione dell'influenza della pressione di produzione del biometano sul grado di diluizione, il quale è un parametro fondamentale per classificare le aree, in cui si potrebbero formare delle miscele esplosive.

Piccole turbine idrauliche in italia: l'evoluzione del macchinario

L'articolo fotografa peculiarità e valenze della fonte idroelettrica italiana, prima fra le risorse di energia rinnovabili, tracciando l'evoluzione storica del macchinario ad essa asservito. Nell'ambito del possibile sfruttamento del residuo potenziale idroelettrico, viene messo in luce il ruolo ricoperto dalle "piccole turbine", individuandone il preciso campo di utilizzo per impianti con potenze inferiori a 10 MW, distinguendone le principali tipologie adottate ed indicando le loro prestazioni relative. Vengono poi richiamati i vantaggi di cui godono in particolare le taglie con potenze inferiori ad 1 MW.

Limiti e benefici dell'utilizzo di un accumulo elettrico in un parco eolico

Questo studio analizza l'uso di una batteria per ottimizzare l'output economico di un parco eolico. Il problema è risolto con un approccio MILP su una finestra mobile di 24 ore, per un intero anno. L'influenza della taglia e della capacità della batteria sui ricavi è valutata sia considerando il caso ideale sia quello con degradazione della batteria. Sebbene questa sia efficacie nel migliorare il profilo di scambio, il suo costo dovrebbe essere circa 30 volte inferiore per potersi ripagare.

Progettazione di un banco prova ed analisi sperimentali su una centrale frigorifera transcritica a CO2

In quest'attività di ricerca, è stato sviluppato un banco prova per valutare le prestazioni di una centrale frigorifera transcritica a CO2 e studiarne le possibilità di efficientamento energetico. Particolare interesse riveste l'aumento del COP ad alte temperature esterne, che ne amplierebbe l'utilizzo a situazioni territoriali dove si osserva una crescita delle richieste di potenza frigorifera nel settore alimentare, senza utilizzare refrigeranti sintetici e nel rispetto della normativa europea F-gas sulla sostenibilità dei fluidi fluorurati.

Sistemi geotermici a bassa entalpia per il condizionamento dell'aria: un caso studio nel clima mediterraneo

L'articolo presenta uno studio di fattibilità di un impianto di climatizzazione di un edificio sito in Sardegna costituito da una pompa di calore accoppiata ad una sonda geotermica a bassa entalpia, verticale o ad acqua di falda. È emerso che tale intervento riduce l'impatto ambientale, ma l'uso della geotermia in un clima mediterraneo risulta essere fortemente dipendente dai costi di trivellazione che rendono economicamente conveniente l'utilizzo dell'acqua di falda e non delle sonde verticali.

Il tempo passa, cresce la complessità, ma anche il sapere - Tanti auguri di buon 2019

Per Aristotele il tempo è solo una misura del cambiamento, se niente si muove e cambia, non c'è tempo, perché esso è la traccia che lascia il movimento. Al limite anche solo quello della respirazione o dei "moti dell'anima", per un uomo fermo nel silenzio.

Indagine sperimentale e analisi delle prestazioni di un accumulatore termico del tipo packed-bed

In questo lavoro sono riportati i risultati di un'indagine sperimentale eseguita su un accumulatore di energia termica di tipo packed-bed sottoposto a cicli ripetuti. Il materiale solido per l'accumulo termico è l'allumina, mentre il fluido termovettore è l'aria. I risultati sperimentali sono stati confrontati mediante alcuni indici di prestazione caratteristici e il rendimento exergetico.

Proprietà di isolamento termico di una parete multistrato innovativa a base di materiali naturali

Al fine di ridurre l?impatto sull?ambiente derivante dalla costruzione degli edifici, si stanno diffondendo alcuni materiali d?involucro non convenzionali, in particolare quelli di origine naturale. In questo lavoro si riporta lo studio delle proprietà termiche di una parete multistrato di spessore totale di circa 50 cm contenente paglia, intonaco in ?cocciopesto? e intonaco in terra cruda, altamente performante. La trasmittanza termica totale è stata valutata combinando i risultati ottenuti per ciascuno strato e tenendo conto del loro reale spessore.

Studio termo-fluidodinamico di un bruciatore a polverino di carbone per generatori di vapore

Lo sviluppo di nuovi bruciatori a carbone a basse emissioni ed elevata efficienza, che soddisfino le stringenti richieste di riduzione dell'impatto ambientale nel transitorio verso la decarbonizzazione, non può prescindere dall'approccio numerico. In questo lavoro si riporta la validazione del modello termo-fluidodinamico applicato al bruciatore TEA-C attraverso il confronto con i dati sperimentali come punto di partenza per lo sviluppo di nuovi bruciatori nell'ambito del progetto BE4GreenS.