Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία

Περιγραφή Μαθήματος:

• Ενέργεια και Ηλεκτρισμός (μετατροπή ενέργειας, μηχανική, ηλεκτρική, χημική, πυρηνική, θερμική, θερμότητα, εντροπία).

• Πηγές ενέργειας και χρήσεις (εισροή και εκροή ενέργειας, αποθηκευμένη ενέργεια, παραγωγή και κατανάλωση ενέργειας, διαχείριση ενέργειας, επιπτώσεις στο περιβάλλον).

• Ηλεκτρισμός (βασικές σχέσεις, παραγωγή ηλεκτρισμού, σταθμοί παραγωγής, κατανάλωση ηλεκτρισμού, παραγωγή, συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού, εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας).

• Άνθρακας (σύνθεση, αποθέματα, παραγωγή και κατανάλωση, μεταφορά, εκπομπές και ρύποι, προηγμένες τεχνολογίες, υγρά καύσιμα από άνθρακα, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Πετρέλαιο (παραγωγή, αποθέματα αργού πετρελαίου, συνθετικό αργό πετρέλαιο, περιβαλλοντικά προβλήματα).

• Φυσικό αέριο (αποθέματα, παραγωγή και κατανάλωση, μεθάνιο, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Γεωθερμία (γεωλογική δομή, ροή θερμότητας, γεωθερμικοί ταμιευτήρες, εγκαταστάσεις, οικιακή θέρμανση, αντλίες θερμότητας, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Πυρηνική ενέργεια (πυρηνική σχάση, ακτινοβολία, πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά απόβλητα, παραγωγή ηλεκτρισμού, πυρηνική σύντηξη, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Υδραυλική ενέργεια (υδροηλεκτρική ενέργεια, λειτουργία σταθμών, τύποι στροβίλων, σταθμοί συμβατικοί και άντλησης-ταμίευσης, σταθμοί παλιρροιακοί, ενέργεια κυματισμών και θαλασσίων ρευμάτων, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Αιολική ενέργεια (διαθέσιμη ενέργεια ανέμων, θεωρητικό και τεχνικά εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό, ανεμογεννήτριες μεγάλου και μικρού μεγέθους, εκλογή θέσης εγκατάστασης, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Ηλιακή ενέργεια θερμότητας (ακτινοβολία, εποχιακές μεταβολές, θέρμανση οικιακού και βιομηχανικού νερού, παθητική θέρμανση κτιρίων, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Ηλιακή ενέργεια φωτοβολταϊκή (ηλιακές κυψέλες και συστήματα, ημιαγωγοί, υλικά φωτοβολταϊκών συλλεκτών, διατάξεις συλλεκτών, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Βιολογική και χημική ενέργεια (βιομάζα και βιοκαύσιμα, φωτοσύνθεση, βιομηχανική μετατροπή βιομάζας, καύση, πυρόλυση, καύσιμα από ξύλα, ενέργεια από στερεά, υγρά και αέρια απόβλητα, περιβαλλοντικές επιπτώσεις).

• Ενεργειακό μέλλον (προβλήματα και στρατηγικές, μακροπρόθεσμες ενεργειακές λύσεις με πυρηνική σχάση και σύντηξη, ηλιακή ενέργεια και γεωθερμία).

Απαιτούμενες Γνώσεις

Βασικές γνώσεις Φυσικής

Κεφάλαια Μαθήματος

# Τίτλος Διδακτέα Ύλη Ώρες
1 Εισαγωγή Εισαγωγή στην Ενέργεια. Μορφές ενέργειας, μεγέθη, μονάδες. Εισαγωγή στην Ηλεκτρική Ενέργεια. Παραγωγή-ζήτηση-μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Ενεργειακό μίγμα. 6
2 Αιολική ενέργεια Θεωρητικό και τεχνικά εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό. Ανεμογεννήτριες (επιλογή θέσης, περιβαλλοντικές επιπτώσεις). 3
3 Ηλιακή ενέργεια Ηλιακή ακτινοβολία (χωρική χρονική κατανομή). Συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. 3
4 Υδροηλεκτρική ενέργεια Εκτίμηση υδροδυναμικού. Χαρακτηριστικά υδροηλεκτρικών έργων. Εκτίμηση δυναμικού για μικρά υδροηλεκτρικά. 3
5 Υδροηλεκτρικά έργα Γενικές διατάξεις (σταθμοί, υδροληψίες, φράγματα, αγωγοί προσαγωγής) Λειτουργία σταθμών, τύποι στροβίλων. Άντληση‐ταμίευση. 3
6 Ορυκτά καύσιμα Χαρακτηριστικά ορυκτών καυσίμων (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, άνθρακας, πυρηνικά). Εκτίμηση ενέργειας από ορυκτά καύσιμα. Εκτίμηση παραγόμενων ρύπων και αερίων θερμοκηπίου. 3
7 Θερμοηλεκτρικοί σταθμοί Διατάξεις θερμοηλεκτρικών σταθμών. Παραγωγή ορυκτών καυσίμων. Διεργασίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. 3
8 Ενεργειακά έργα Παρουσιάσεις ενεργειακών έργων από τους φοιτητές. 3
9 Θαλάσσια ενέργεια Ενέργεια από κύματα-ρεύματα-παλίρροιες. Εκτίμηση δυναμικού. Διατάξεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 3
10 Βιομάζα- Γεωθερμία Ηλεκτρική ενέργεια από βιομάζα. Βιοκαύσιμα – Βιοαέριο. Ενέργεια από στερεά, υγρά και αέρια απόβλητα. Γεωθερμικά πεδία. Εφαρμογές γεωθερμικής ενέργειας. 3
11 Οικονομικά της ενέργειας Οικονομικά των φυσικών πόρων της ενέργειας και των ενεργειακών έργων. Πλαίσιο αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. 3
12 Επανάληψη Επανάληψη. Παράδειγμα κατάρτισης ενεργειακού μίγματος.

Μαθησιακοί Στόχοι

  1. Εξοικείωση με θεμελιώδη ενεργειακά μεγέθη (ισχύς, ενέργεια, συντελεστής δυναμικότητας)
  2. Εκτίμηση αιολικού, ηλιακού και υδραυλικού δυναμικού
  3. Εκτίμηση ενέργειας από ορυκτά καύσιμα, παραγόμενων ρύπων και αερίων θερμοκηπίου
  4. Κατανόηση οικονομικών μεγεθών ενεργειακών έργων και πλαισίου αγοράς ενέργειας
  5. Εισαγωγή στο σχεδιασμό των ενεργειακών έργων στα οποία εμπλέκεται ο Πολιτικός Μηχανικός (υδροηλεκτρικά, αιολικά, ηλιακά)

Μέθοδοι και Μέσα Διδασκαλίας και Μάθησης

Μέθοδοι Διδασκαλίας Διαλέξεις στην τάξη. Επίλυση απλών παραδειγμάτων και προβλημάτων στην τάξη. Συζήτηση περιπτώσεων εφαρμογής (casestudies) στην τάξη.
Μέσα Διδασκαλίας Παρουσιάσεις στον Πίνακα. Διαφάνειες PowerPoint. Υπολογισμοί σε ΗΥ με Excel.
Χρήση ΗΥ και προγραμμάτων ΝΑΙ
Ασκήσεις ΝΑΙ
Θέματα, εργασίες και τεχνικές εκθέσεις Κάθε φοιτητής αποτιμά τη λειτουργία ενός κατασκευασμένου ενεργειακού έργου και την παρουσιάζει στο μάθημα.
Παρουσιάσεις φοιτητών ΝΑΙ

Αξιολόγηση Επίδοσης

  • 75% Τελική γραπτή εξέταση
  • 25% Παρουσιάσεις φοιτητών

Διδασκαλία:

  • Τετάρτη, 14:45 – 17:30,
    Αίθουσες:
    • Αμφ. 1/2