ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Οι εναλλακτικές μορφές ενέργειας, συχνά αναφερόμενες και ως ήπιες μορφές ενέργειας ή ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, αποτελούν τη σημαντικότερη ίσως προσπάθεια για την επίλυση δύο βασικών προβλημάτων του πλανήτη: τη σταδιακή μείωση των αποθεμάτων των παραδοσιακών πηγών ενέργειας (ορυκτών καυσίμων) και τη μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος από τη χρήση των παραδοσιακών πηγών ενέργειας.

Στο πλαίσιο του μαθήματος εξετάζονται οι ακόλουθες εναλλακτικές μορφές ενέργειας και  εναλλακτικές ενεργειακές τεχνολογίες:

1.    Αιολική ενέργεια

i)     Βασικές έννοιες - Αιολικό δυναμικό

ii)   Τύποι αεροτομών, αεροτομές NACA, Μετασχηματισμός Jowkowski, Εξισώσεις Navier-Stokes, Εξίσωση Οριακού Στρώματος - Λύση Blasius, Στρωτό Οριακό       Στρώμα-Τυρβώδες Οριακό Στρώμα

iii)   Χωροταξική μελέτη εγκατάστασης ανεμογεννητριών

iv)   Υπολογισμός ισχύος ανεμογεννήτριας

v)    Υπολογισμός κόστους εγκατάστασης και λειτουργίας ανεμογεννητριών.

2.    Γεωθερμική ενέργεια

i)     Εισαγωγή, ιστορική αναδρομή και εκδηλώσεις θερμότητας στην επιφάνεια της γης

ii)    Γεωλογικό υπόβαθρο, μετάδοση της θερμότητας και σχετικοί υπολογισμοί

iii)   Γεωθερμικά συστήματα και πεδία

iv)   Χαρακτηριστικά γεωθερμικών ρευστών

v)    Τεχνικές αναζήτησης, έρευνας, εντοπισμού και παραγωγής γεωθερμικών ρευστών

vi)   Χρήσεις γεωθερμικής ενέργειας

vii)  Τεχνικά προβλήματα κατά την αξιοποίηση της γεωθερμίας

3.    Ενέργεια από θαλάσσια κύματα

i)     Κριτήρια επιλογής του τόπου εγκατάστασης της μονάδας ? διαθέσιμες τεχνολογίες

ii)    Θεωρία εγκάρσιων και επιφανειακών κυμάτων, Ενέργεια κυμάτων

iii)    Κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας της μονάδας περιλαμβανομένου του κόστους σύνδεσης της μονάδας με το             δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας

4.    Ηλιακή ενέργεια μέσω συλλεκτών (θερμικά ηλιακά συστήματα)

i)     Τύποι και δομή ηλιακών συλλεκτών

ii)    Μέθοδοι εκτίμησης μέσης μηνιαίας ηλιακής ακτινοβολίας

iii)   Μέθοδοι υπολογισμού ωφέλιμης συλλεγόμενης θερμότητας, Μεταφορά θερμότητας σε ρευστά, Μεταφορά θερμότητας        σε στερεά, Μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία. Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας

iv)   Υπολογισμός του κόστους εγκατάστασης των συλλεκτών

5.   Ηλιακή ενέργεια μέσω φωτοβολταϊκών στοιχείων

i)    Βασικές έννοιες - φωτοβολταϊκό στοιχείο ? πλαίσιο, συστοιχία

ii)   Μέθοδοι παραγωγής φωτοβολταϊκών στοιχείων, Μέθοδοι παραγωγής μονοκρυστάλλων πυριτίου, Θεωρία ημιαγωγών,       Μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία

iii)  Βασικές αρχές ηλιακής γεωμετρίας - Υπολογισμός της ισχύος και της απόδοσης των φωτοβολταϊκών μονάδων (μέσης -      μέγιστης)

iv)   Υπολογισμός του κόστους εγκατάστασης και λειτουργίας των μονάδων

6.   Ενέργεια από βιομάζα

i)    Βασικές έννοιες ? Θερμικές διεργασίες παραγωγής ενέργειας από βιομάζα (αεριοποίηση ? πυρόλυση, σύγκριση               διεργασιών)

ii)    Παραγωγή καυσίμων (υγρών ? αερίων) με βιολογικές διεργασίες

iii)   Διεργασίες προεπεξεργασίας της βιομάζας για παραγωγή βιοκαυσίμων

iv)   Ανάλυση του κύκλου ζωής των βιοκαυσίμων

v)    Συγκριτική εξέταση των διεργασιών παραγωγής καυσίμων ? μελλοντικές τάσεις

vi)   Κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας των διεργασιών

vii)  Επιδράσεις στο περιβάλλον  και την τοπική κοινωνία από τη λειτουργία των μονάδων

7.   Υδρογόνο και κυψελίδες καυσίμου

i)    Παραγωγή υδρογόνου από ορυκτά καύσιμα

ii)   Παραγωγή υδρογόνου από ανανεώσιμες πρώτες ύλες

iii)  Παραγωγή ενέργειας με κυψελίδες (στοιχεία) καυσίμου

8.   Φωτοκαταλυτικές τεχνολογίες

i)    Βασικές αρχές της ετερογενούς φωτοκατάλυσης

ii)   Μηχανισμός φωτοκαταλυτικών αντιδράσεων

iv)  Θερμοδυναμικές και κινητικές παράμετροι που καθορίζουν την απόδοση

v)   Φωτοκαταλύτες

vi)   Δυνατότητα εφαρμογής φωτοκαταλυτικών μεθόδων στους τομείς της ενέργειας και της προστασίας του                          περιβάλλοντος, με έμφαση στις διεργασίες παραγωγής υδρογόνου από τη διάσπαση του νερού και αποικοδόμησης        ρύπων σε υγρά απόβλητα.