Εφαρμογές Ηλιακής Ενέργειας (Θεωρία και Εργαστήριο)

Tίτλος του μαθήματος

Εφαρμογές Ηλιακής Ενέργειας (Θεωρία και Εργαστήριο)

Κωδικός αριθμός μαθήματος

ELEN11

Τύπος του μαθήματος

Επιλογής

Επίπεδο του μαθήματος

Μεταπτυχιακό (ΜΔΕ)

Έτος σπουδών

Πρώτο

Εξάμηνο

Πρώτο

Πιστωτικές μονάδες

6

Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων

Αναπληρωτής Καθηγητής Ιωάννης Τρυπαναγνωστόπουλος

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί να

1.      Γνωρίζει τις φυσικές αρχές και τις τεχνολογίες που έχουν αναπτυχθεί για την συλλογή, μετατροπή και αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας σε διάφορες περιπτώσεις κάλυψης ενεργειακών φορτίων.

2.      Μελετά την γεωμετρία και λειτουργία διατάξεων συλλογής και μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε άλλες ενεργειακές μορφές και την εφαρμογή τους στον κτιριακό, βιομηχανικό και αγροτικό τομέα, σε μεγάλες μονάδες παραγωγής θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και σε συνδυασμό με άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και με διατάξεις εξοικονόμησης ενέργειας.

3.      Σχεδιάζει και υπολογίζει οπτικές, θερμικές και άλλες διατάξεις συλλογής και μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε άλλες ενεργειακές μορφές, οι οποίες να είναι βελτιστοποιημένες από ενεργειακής, λειτουργικής, οικονομικής και περιβαλλοντικής πλευράς.

Δεξιότητες

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

1.     Ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών δεδομένων, εννοιών, αρχών και θεωριών που σχετίζονται με την συλλογή, μετατροπή και αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας.

2.     Ικανότητα να εφαρμόζει αυτή τη γνώση και κατανόηση στη λύση ποιοτικών και ποσοτικών προβλημάτων.

3.     Ικανότητα να υιοθετεί και να εφαρμόζει μεθοδολογία στη λύση μη οικείων προβλημάτων.

4.     Δεξιότητες μελέτης που χρειάζονται για τη συνεχή επαγγελματική του ανάπτυξη.

5.     Ικανότητα να αλληλεπιδρά με άλλους σε θέματα ενεργειακής, οικονομικής και περιβαλλοντικής φύσεως..

Προαπαιτήσεις

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Όμως συνιστάται οι φοιτητές να έχουν τουλάχιστον βασική γνώση κεφαλαίων της Γενικής Φυσικής όπως της Οπτικής, Θερμοδυναμικής και Ρευστομηχανικής.

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

1.     Φυσική, μετρήσεις και υπολογισμοί επί της Ηλιακής Ακτινοβολίας

Ηλιακή ακτινοβολία στο όριο της ατμόσφαιρας και στο έδαφος, σκίαση συσκευών ηλιακής ενέργειας, συγκέντρωση της ηλιακής ενέργειας.

2.     Συλλογή, μετατροπή και αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας.

Βασικές αρχές συλλογής, μετατροπής και αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας. Κατηγορίες συσκευών και διατάξεων ηλιακής ενέργειας.

3.     Συστήματα Ηλιακής Ενέργειας.

Ηλιακοί Θερμικοί Συλλέκτες χαμηλών, μέσων και υψηλών θερμοκρασιών για θέρμανση ρευστών και άλλες χρήσεις, Φωτοβολταϊκά, Συγκεντρωτικά Ηλιακά Συστήματα, Υβριδικά φωτοβολταϊκά/θερμικά συστήματα και άλλες διατάξεις Αυτόνομα και συνδεδεμένα με το δίκτυο φωτοβολταϊκά συστήματα.

4.     Αποθήκευση ενέργειας και εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας

Τρόποι και διατάξεις αποθήκευσης θερμότητας και ηλεκτρισμού, θέρμανση, ψύξη, παραγωγή έργου και ηλεκτρισμού με ηλιακή ενέργεια.

5.     Παθητικά ηλιακά συστήματα και εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια

Λειτουργική και αισθητική ένταξη παθητικών και ενεργητικών ηλιακών συστημάτων στα κτίρια, εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια.

6.     Ηλιακή ενέργεια στη βιομηχανία, στον αγροτικό τομέα και αλλού.

Διατάξεις θερμικών ηλιακών συλλεκτών και φωτοβολταϊκών κατάλληλες για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών σε βιομηχανικά κτήρια και διεργασίες, σε θερμοκήπια, ξηραντήρια, άντληση νερού, αφαλάτωση, κλπ.

7.     Συνδυασμένα συστήματα ηλιακής ενέργειας με άλλες ΑΠΕ

Συνδυασμός θερμικών ηλιακών συλλεκτών και φωτοβολταϊκών με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας, με καυστήρες βιομάζας, με ανεμογεννήτριες, κλπ.

8.     Μέθοδοι υπολογισμού ηλιακών εγκαταστάσεων

Αναφορά χαρακτηριστικών ηλιακών εγκαταστάσεων θερμικών ηλιακών συλλεκτών και φωτοβολταϊκών και υπολογισμός κάλυψης φορτίου.

9.     Παράμετροι εφαρμογής των συστημάτων ηλιακής ενέργειας σε εθνικό και διεθνές επίπεδο.

10. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη χρήση των συστημάτων αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας.

Εργαστηριακές Ασκήσεις

Μετρήσεις και υπολογισμοί ηλιακής ακτινοβολίας, πειράματα και υπολογισμοί διατάξεων μετάδοσης θερμότητας, παροχής και πτώσης πίεσης ρευστών και ταχύτητας ανέμου, μετρήσεις και υπολογισμοί σε θερμικούς ηλιακούς συλλέκτες και φωτοβολταϊκά.

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη

1.     I. Τρυπαναγνωστόπουλου Σημειώσεις «Συστήματα Ηλιακής Ενέργειας»

2.     Π. Γιαννούλη «Νέες Πηγές Ενέργειας» Εκδ. Παν/μίου Πατρών

3.     Κ. Μπαλαράς, Α. Αργυρίου. Φ. Καραγιάννης « Συμβατικές και Ήπιες Μορφές Ενέργειας» ΣΕΛΚΑ-4Μ-ΤeΚΔΟΤΙΚΗ

4.     Ι. Φραγκιαδάκης «Φωτοβολταϊκά Συστήματα» Εκδ. ΖΗΤΗ

5.     J. A. Duffie and W. A. Beckman, "Solar Engineering of Thermal Processes"

6.     J. F. Kreider and F. Kreith, "Solar Energy Handbook"

7.     U. Eicker “ Solar Technologies for buildings”, Edition WILEY

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Παραδόσεις στον πίνακα και παρουσιάσεις powerpoint με Η/Υ, υποδειγματική επίλυση ασκήσεων, εξέταση προόδου των φοιτητών και ανάπτυξη θεμάτων από τους φοιτητές με παρουσίαση powerpoint.

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης

Γραπτή τελική εξέταση σε συνδυασμό με εξέταση προόδου και εκπόνηση μικρής εργασίας με παρουσίαση powerpoint.

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά. Mπορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις και στην Αγγλική γλώσσα, στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.

Tίτλος του μαθήματος	Εφαρμογές Ηλιακής Ενέργειας (Θεωρία και Εργαστήριο)
Κωδικός αριθμός μαθήματος	ELEN11
Τύπος του μαθήματος	Επιλογής
Επίπεδο του μαθήματος	Μεταπτυχιακό (ΜΔΕ)
Έτος σπουδών	Πρώτο
Εξάμηνο	Πρώτο
Πιστωτικές μονάδες	6
Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων	Αναπληρωτής Καθηγητής Ιωάννης Τρυπαναγνωστόπουλος
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος	Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί να 1. Γνωρίζει τις φυσικές αρχές και τις τεχνολογίες που έχουν αναπτυχθεί για την συλλογή, μετατροπή και αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας σε διάφορες περιπτώσεις κάλυψης ενεργειακών φορτίων. 2. Μελετά την γεωμετρία και λειτουργία διατάξεων συλλογής και μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε άλλες ενεργειακές μορφές και την εφαρμογή τους στον κτιριακό, βιομηχανικό και αγροτικό τομέα, σε μεγάλες μονάδες παραγωγής θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και σε συνδυασμό με άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και με διατάξεις εξοικονόμησης ενέργειας. 3. Σχεδιάζει και υπολογίζει οπτικές, θερμικές και άλλες διατάξεις συλλογής και μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε άλλες ενεργειακές μορφές, οι οποίες να είναι βελτιστοποιημένες από ενεργειακής, λειτουργικής, οικονομικής και περιβαλλοντικής πλευράς.
Δεξιότητες	Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες: 1. Ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών δεδομένων, εννοιών, αρχών και θεωριών που σχετίζονται με την συλλογή, μετατροπή και αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας. 2. Ικανότητα να εφαρμόζει αυτή τη γνώση και κατανόηση στη λύση ποιοτικών και ποσοτικών προβλημάτων. 3. Ικανότητα να υιοθετεί και να εφαρμόζει μεθοδολογία στη λύση μη οικείων προβλημάτων. 4. Δεξιότητες μελέτης που χρειάζονται για τη συνεχή επαγγελματική του ανάπτυξη. 5. Ικανότητα να αλληλεπιδρά με άλλους σε θέματα ενεργειακής, οικονομικής και περιβαλλοντικής φύσεως..
Προαπαιτήσεις	Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Όμως συνιστάται οι φοιτητές να έχουν τουλάχιστον βασική γνώση κεφαλαίων της Γενικής Φυσικής όπως της Οπτικής, Θερμοδυναμικής και Ρευστομηχανικής.
Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος	1. *Φυσική, μετρήσεις και υπολογισμοί επί της Ηλιακής Ακτινοβολίας* Ηλιακή ακτινοβολία στο όριο της ατμόσφαιρας και στο έδαφος, σκίαση συσκευών ηλιακής ενέργειας, συγκέντρωση της ηλιακής ενέργειας. 2. *Συλλογή, μετατροπή και αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας.* Βασικές αρχές συλλογής, μετατροπής και αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας. Κατηγορίες συσκευών και διατάξεων ηλιακής ενέργειας. 3. *Συστήματα Ηλιακής Ενέργειας.* Ηλιακοί Θερμικοί Συλλέκτες χαμηλών, μέσων και υψηλών θερμοκρασιών για θέρμανση ρευστών και άλλες χρήσεις, Φωτοβολταϊκά, Συγκεντρωτικά Ηλιακά Συστήματα, Υβριδικά φωτοβολταϊκά/θερμικά συστήματα και άλλες διατάξεις Αυτόνομα και συνδεδεμένα με το δίκτυο φωτοβολταϊκά συστήματα. 4. Αποθήκευση ενέργειας και εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας Τρόποι και διατάξεις αποθήκευσης θερμότητας και ηλεκτρισμού, θέρμανση, ψύξη, παραγωγή έργου και ηλεκτρισμού με ηλιακή ενέργεια. 5. *Παθητικά ηλιακά συστήματα και εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια* Λειτουργική και αισθητική ένταξη παθητικών και ενεργητικών ηλιακών συστημάτων στα κτίρια, εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια. 6. *Ηλιακή ενέργεια στη βιομηχανία, στον αγροτικό τομέα και αλλού.* Διατάξεις θερμικών ηλιακών συλλεκτών και φωτοβολταϊκών κατάλληλες για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών σε βιομηχανικά κτήρια και διεργασίες, σε θερμοκήπια, ξηραντήρια, άντληση νερού, αφαλάτωση, κλπ. 7. *Συνδυασμένα συστήματα ηλιακής ενέργειας με άλλες ΑΠΕ* Συνδυασμός θερμικών ηλιακών συλλεκτών και φωτοβολταϊκών με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας, με καυστήρες βιομάζας, με ανεμογεννήτριες, κλπ. 8. *Μέθοδοι υπολογισμού ηλιακών εγκαταστάσεων* Αναφορά χαρακτηριστικών ηλιακών εγκαταστάσεων θερμικών ηλιακών συλλεκτών και φωτοβολταϊκών και υπολογισμός κάλυψης φορτίου. 9. *Παράμετροι εφαρμογής των συστημάτων ηλιακής ενέργειας σε εθνικό και διεθνές επίπεδο.* *10.* *Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη χρήση των συστημάτων αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας.* *Εργαστηριακές Ασκήσεις* Μετρήσεις και υπολογισμοί ηλιακής ακτινοβολίας, πειράματα και υπολογισμοί διατάξεων μετάδοσης θερμότητας, παροχής και πτώσης πίεσης ρευστών και ταχύτητας ανέμου, μετρήσεις και υπολογισμοί σε θερμικούς ηλιακούς συλλέκτες και φωτοβολταϊκά.
Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη	1. I. Τρυπαναγνωστόπουλου Σημειώσεις «Συστήματα Ηλιακής Ενέργειας» 2. Π. Γιαννούλη «Νέες Πηγές Ενέργειας» Εκδ. Παν/μίου Πατρών 3. Κ. Μπαλαράς, Α. Αργυρίου. Φ. Καραγιάννης « Συμβατικές και Ήπιες Μορφές Ενέργειας» ΣΕΛΚΑ-4Μ-ΤeΚΔΟΤΙΚΗ 4. Ι. Φραγκιαδάκης «Φωτοβολταϊκά Συστήματα» Εκδ. ΖΗΤΗ 5. J. A. Duffie and W. A. Beckman, "Solar Engineering of Thermal Processes" 6. J. F. Kreider and F. Kreith, "Solar Energy Handbook" 7. U. Eicker “ Solar Technologies for buildings”, Edition WILEY
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι	Παραδόσεις στον πίνακα και παρουσιάσεις powerpoint με Η/Υ, υποδειγματική επίλυση ασκήσεων, εξέταση προόδου των φοιτητών και ανάπτυξη θεμάτων από τους φοιτητές με παρουσίαση powerpoint.
Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης	Γραπτή τελική εξέταση σε συνδυασμό με εξέταση προόδου και εκπόνηση μικρής εργασίας με παρουσίαση powerpoint.
Γλώσσα διδασκαλίας	Ελληνικά. Mπορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις και στην Αγγλική γλώσσα, στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.