8ο εξάμηνο


Μάθημα: Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας



Κωδικός Μαθήματος: ΕΕΗ1
Επίπεδο Μαθήματος: Προπτυχιακό
Είδος Μαθήματος: Επιλογής
Εξάμηνο: 8
Κατεύθυνση: Κατεύθυνση Ενέργειας
Ομάδα: Κατ' επιλογή υποχρεωτικό
Διδακτικές Μονάδες: 5
Ώρες διδασκαλίας: 4
Ιστοσελίδα: https://ece.uowm.gr/courses.php?view_course=137
Γλώσσα διδασκαλίας:Ελληνική
Περιεχόμενο:

Περίγραμμα Θεωρίας

  • Μέθοδοι ανάλυσης ηλιακής ακτινοβολίας. Ηλιακοί συλλέκτες, τύποι, βαθμός απόδοσης, υπολογισμοί. Ενεργητικά και παθητικά ηλιακά συστήματα για θέρμανση και ψύξη. Μέθοδοι αποθήκευσης θερμότητας. Φωτοβολταϊκή μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Αγροτικές και βιομηχανικές εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας. 
  • Συστήματα παραγωγής μηχανικής και ηλεκτρικής ενέργειας από τον άνεμο. Ανεμογεννήτριες. Μέθοδοι εκτίμησης του αιολικού δυναμικού, εκλογή θέσης ανεμογεννητριών. 
  • Συστήματα παραγωγής, αποθήκευσης και αξιοποίησης προϊόντων βιομάζας. 
  • Ενέργεια από θάλασσα (κύματα, παλίρροια, θερμοκρασιακή διαφορά). Γεωθερμία. Μικρά υδροηλεκτρικά έργα. 
  • Βελτιστοποίηση παραμέτρων κατά την εκμετάλλευση ήπιων μορφών ενέργειας. 

Περίγραμμα Εργαστηρίου:

  • Εξοικείωση με το πραγματικό υβριδικό δίκτυο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, εγκατεστημένης ισχύος 3 kW του εργαστηρίου. Επίδειξη, εξοικείωση και μετρήσεις στα φωτοβολταϊκά πλαίσια με τους αντιστροφείς τους, τη μικρή ανεμογεννήτρια και τις συστοιχίες των μπαταριών. 
  • Εισαγωγή στην έννοια του «έξυπνου μικροδικτύου», περιγραφή της αρχιτεκτονικής του λήψη και επεξεργασία μετρήσεων σε πραγματικό χρόνο με το σύστημα συλλογής μετρήσεων από τον Η/Υ και από την οθόνη του αυτόνομου αντιστροφέα (island inverter). 
  • Αυτόνομη λειτουργία του δικτύου με πηγές ενέργειας τα φωτοβολταϊκά panels, την ανεμογεννήτρια, τις μπαταρίες και ως βοηθητική πηγή το σθεναρό δίκτυο της ΔΕΗ και αντίστροφα. Λήψη μετρήσεων και λήψη μετεωρολογικών δεδομένων. 
  • Εισαγωγή στην τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από διάλυμα αιθανόλης, μπύρα, κρασί. Εισαγωγή στην τεχνολογία παραγωγής και αποθήκευσης υδρογόνου με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από ανεμογεννήτρια. Μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο στον Η/Υ. Σύγκριση απόδοσης για διαφορετικό είδος καυσίμου (διάλυμα αιθανόλης, μπύρα κρασί). Επίδραση της θερμοκρασίας στη διαδικασία. Σύγκριση διαδικασίας ηλεκτρόλυσης του νερού με τη χρήση ανεμογεννήτριας και μπαταριών. Μέτρηση μεγεθών εξόδου της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου για διάφορα ηλεκτρικά φορτία
Αναμενόμενα μαθησιακά αποτελέσματα:

Σκοπός του μαθήματος είναι να εισάγει τους φοιτητές στην παραγωγή και τη διαχείριση ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές. Αναλύονται όλες σχεδόν οι μέθοδοι παραγωγής, διαχείρισης και αποθήκευσης ενέργειας δίνοντας έμφαση στις πλέον δυναμικές και εφαρμοσμένες στη χώρα μας. Η προσέγγιση των φοιτητών στις παραπάνω μεθόδους ενισχύεται και κατά την εργαστηριακή διδασκαλία στη διάρκεια της οποίας διαχειρίζονται τα πραγματικά εγκατεστημένα συστήματα ανανεώσιμων πηγών. Οι φοιτητές συμμετέχουν υποχρεωτικά σε ικανό αριθμό εργαστηριακών ασκήσεων που περιλαμβάνουν όλες τις βασικές ανανεώσιμες πηγές και υποχρεούνται στην παράδοση εβδομαδιαίων εργασιών. Εξοικειώνονται επίσης με την προσομοίωση εγκαταστάσεων με ανανεώσιμες πηγές και τη χρήση εξειδικευμένου λογισμικού που υποστηρίζει τη λειτουργία τέτοιων εγκαταστάσεων.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

1. Κατανοήσει τη λειτουργία των διαφόρων συστημάτων αξιοποίησης της ηλιακής, αιολικής ενέργειας, βιομάζας και γεωθερμικής ενέργειας

2. Να γνωρίζει τη μέτρηση και τον υπολογισμό της απόδοσής τους.

3. Να αξιολογεί ένα σύστημα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε σχέση με την ενεργειακή, περιβαλλοντική και κοινωνική του διάσταση.

4. Κατανοήσει την έννοια και τη λειτουργία υβριδικών συστημάτων και έξυπνων δικτύων

5. Να διαστασιολογεί και να παρακολουθεί τη λειτουργία πραγματικών εγκαταστάσεων παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές. 

Προαπαιτούμενα:

Απαιτούνται γνώσεις από το μάθημα Εισαγωγή στα ΣΗΕ

Μέθοδοι Διδασκαλίας:

- Διδασκαλία στην τάξη με χρήση βιντεοπροβολέα.

- Εργαστηριακές ασκήσεις

- Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class

Αξιολόγηση:

Ι) - Τύπος: Παραδόσεις (50% επί του συνόλου)

- Περιγραφή: Θεωρητικό Υπόβαθρο

- Ημερομηνία Εξέτασης: Τέλος Εξαμήνου

ΙΙ) - Τύπος: Εργαστηριακές Ασκήσεις (50% επί του συνόλου)

- Περιγραφή: Συνδυασμός κατανόησης και εφαρμογής

- Ημερομηνία Εξέτασης: Τέλος Εξαμήνου

Βιβλιογραφία:

[1] Solar engineering of thermal processes / John A. Duffie, William A. Beckman, Wiley, 1991.

[2] Advances in Solar Energy by Karl Boer (Editor), American Solar Energy Society, American Solar Energy Society, 1998.

[3] Photovoltaic Systems Engineering by Jerry Ventre, Roger A. Messenger, CRC Press, 1999.

[4] Photovoltaics by Randall Thomas, E & F N Spon, 2001.

[5] Solar Electricity, 2nd Edition by T. Markvart (Editor), K. Bogus, John Wiley & Sons, 2000.

Διδάσκων: Στημονιάρης Δημήτριος