ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Γενικά

• Κωδικός: ΕΒ09Ε5
• Εξάμηνο: 9ο
• Επίπεδο Σπουδών: Προπτυχιακό
• Τύπος μαθήματος: Ειδίκευσης
• Γλώσσα διδασκαλίας και εξετάσεων: Ελληνικά
• Το μάθημα διατίθεται σε φοιτητές Erasmus
• Μέθοδοι Διδασκαλίας (Ώρες/εβδ.): Διαλέξεις (3) / Ασκήσεις Πράξεις (1) / Σύνολο (4)
• Μονάδες ECTS: 5
• Προαπαιτούμενα μαθήματα: (ΕΥ0601 ) ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ, (ΕΚ0801 ) ΘΕΡΜΑΝΣΗ – ΨΥΞΗ – ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ

Περιεχόμενα μαθήματος

• Βασικές Αρχές Ηλιακής Ακτινοβολίας και Γεωμετρίας. Εισαγωγή στα χαρακτηριστικά φάσματος της
ηλιακής ακτινοβολίας. Επίπτωση της σχετικής θέσης Ηλίου – Γης στην ένταση της ηλιακής
ακτινοβολίας. Είδη ηλιακής ακτινοβολίας (άμεση, διάχυτη, υποβάθρου). Τρόποι υπολογισμού των
διαφορετικών μορφών ηλιακής ενέργειας. Κύρια αέρια της ατμόσφαιρας και η σημασία τους.
Όργανα μέτρησης ηλιακής ακτινοβολίας και φασματικής της κατανομής.
• Βέλτιστη κλίση και προσανατολισμός επιφανειών για την εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας.
Τεχνικές για την μεγιστοποίηση – ελαχιστοποίηση της ηλιακής ενέργειας σε επιφάνειες διάφορων
προσανατολισμών για στιγμιαία, εποχική ή ετήσια χρήση.
• Μετατροπή Ηλιακής Ενέργειας απευθείας σε θερμική – Ηλιακοί Συλλέκτες χαμηλών και μέσων
θερμοκρασιών. Ηλιακές Λίμνες. Ηλιακοί Επίπεδοι Συλλέκτες. Ηλιακοί Συλλέκτες Κενού. Υλικά
κατασκευής συλλεκτών. Υπολογισμός στιγμιαίου βαθμού απόδοσης ηλιακών θερμικών συλλεκτών
(ISO9806-1). Συγκεντρωτικοί Συλλέκτες
• Συστήματα Ηλιακών Θερμικών Συστημάτων Χαμηλών και Μέσων Θερμοκρασιών. Ηλιακά Συστήματα
παραγωγής Ζεστού νερού χρήσης. Ηλιακά Συστήματα θέρμανσης χώρου και ζεστού νερού χρήσης
(Combi). Ηλιακά Συστήματα Κλιματισμού (Combi+). Αποθήκες θερμότητας
• Διαστασιολόγηση Ηλιακών Θερμικών Συστημάτων Χαμηλών και Μέσων Θερμοκρασιών. Η μέθοδος
των καμπύλων f. Εισαγωγή στην δυναμική διαστασιολόγηση ηλιακών θερμικών συστημάτων
(TRSNYS – SAM)
• Μετατροπή Ηλιακής Θερμικής Ενέργειας σε ηλεκτρική – Ηλιακοί Συλλέκτες υψηλών θερμοκρασιών.
Εισαγωγή στα συγκεντρωτικά συστήματα. Συστήματα κατόπτρων – σκάφης. Συστήματα Fresnel.
Συστήματα κεντρικού Πύργου. Ηλιακού Φούρνοι. Συστήματα Stirling.Συστήματα Rankine.
• Ηλιακά Θερμικά Συστήματα για βιομηχανικές/χημικές διεργασίες. Μετατροπή Ηλιακής Ενέργειας σε
ηλεκτρική – Φωτοβολταϊκή Μετατροπή. Εισαγωγή στη φυσική των ημιαγωγών. Δίοδος p-n.
Χαρακτηριστική καμπύλη ρεύματος – τάσης μιας επαφής p-n. Φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Ηλεκτρικά
χαρακτηριστικά φωτοβολταϊκού στοιχείου. Χαρακτηριστική καμπύλη ρεύματος-τάσης
φωτοβολταϊκού στοιχείου. Υλικά.
• Τεχνολογίες φωτοβολταϊκών κελιών. Επίδραση θερμοκρασίας στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του
φωτοβολταϊκού στοιχείου. Τρόποι σύνδεσης φωτοβολταϊκών στοιχείων. Φωτοβολταϊκά πλαίσια –
ονομαστική ισχύς, – συνθήκες κανονικής λειτουργίας – απόδοση και παράγοντες που την επηρεάζουν
• Φωτοβολταϊκά Συστήματα. Φωτοβολταϊκά συστήματα, χαρακτηριστικά, κατηγορίες και σύνθεση.
Αυτόνομα συστήματα – κάλυψη ημερησίων ενεργειακών απαιτήσεων. Αποδοτικότητα συστοιχίας –
συντελεστής χρησιμοποίησης. Είδη Αναστροφέων. Αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας και διαχείριση
ισχύος φωτοβολταϊκών συστημάτων
• Ηλεκτρικοί συσσωρευτές και χαρακτηριστικά τους. Προσδιορισμός αυτόνομου συστήματος και
κόστος ενέργειας. Συστήματα παρακολούθησης του ήλιου
• Διαστασιολόγηση Φωτοβολταϊκών Συστημάτων. Δυναμική προσομοίωση φ/β συστημάτων (TRNSYS
– SAM – PVSOL)
• Οικονομική Ανάλυση Ηλιακών Συστημάτων – Καθαρά Παρούσα Αξία
• Περιβαλλοντική Ανάλυση Ηλιακών Συστημάτων – Ανάλυση Κύκλου Ζωής
• Ενσωμάτωση Ηλιακών Συστημάτων Μετατροπής Ενέργειας σε Κτίρια

Μαθησιακοί Στόχοι

Μετά την επιτυχή παρακολούθηση του μαθήματος, αναμένεται πως οι φοιτητές θα είναι σε θέση:
• να έχουν αποκτήσει τις βασικές γνώσεις και κατανόηση των βασικών αρχών ηλιακής ακτινοβολίας.
• να έχουν κατανοήσει τους μηχανισμούς αξιοποίησης/μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε θερμική
και ηλεκτρική ενέργεια.
• να έχουν εξοικειωθεί με την πραγματοποίηση βασικών υπολογισμών και τη διαστασιολόγηση σε
συστήματα αξιοποίησης ηλιακής ενέργειας με έμφαση σε ηλιακά θερμικά συστήματα και σε
φωτοβολταϊκά συστήματα.
• να έχουν εξοικειωθεί με τις απαραίτητες τεχνικές παραμέτρους στα επιμέρους εξαρτήματα και
συσκευές που αποτελούν τμήματα διατάξεων αξιοποίησης ηλιακής ενέργειας για εφαρμογές
Μηχανολόγου Μηχανικού.
• να έχουν κατανοήσει την οικονομική και περιβαλλοντική ανάλυση ηλιακών συστημάτων καθώς και
τις μεθόδους ενσωμάτωσης ηλιακών συστημάτων μετατροπής ενέργειας σε κτήρια.
• να έχουν αναπτύξει κριτική σκέψη και να έχουν αποκτήσει φυσική διαίσθηση σε ότι αφορά θέματα
ηλιακής ενέργειας σε εφαρμοσμένα προβλήματα Μηχανολόγου Μηχανικού με σκοπό την εύρυθμη
λειτουργία τους και την βελτιστοποίηση της απόδοσής τους.
• να έχουν αποκτήσει τις απαιτούμενες γνώσεις για την αντιμετώπιση εφαρμογών ηλιακής ενέργειας
και την κατάστρωση επίλυσης και αντιμετώπισης προβλημάτων σε εφαρμοσμένα προβλήματα που
θα συναντήσουν οι φοιτητές στην επαγγελματική τους δραστηριότητα.
• να χρησιμοποιούν βιβλιογραφία και ερευνητικά αποτελέσματα μηχανικών/ ερευνητών για την
κατάστρωση της επίλυσης και την αντιμετώπιση προβλημάτων σε εφαρμοσμένα θέματα ηλιακής
ενέργειας που εμπίπτουν στο αντικείμενο του Μηχανολόγου Μηχανικού.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με χρήση και των απαραίτητων
τεχνολογιών
• Λήψη αποφάσεων
• Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
• Αυτόνομη εργασία
• Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Παραδόσεις/ παρουσιάσεις (με χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή)
στην τάξη πρόσωπο με πρόσωπο.

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

Χρήση του Συστήματος Ηλεκτρονικής Εκπαίδευσης της
Πανεπιστημιούπολης Σερρών (https://elearning.cm.ihu.gr/)
– Επικοινωνία με τους φοιτητές μέσω e-mail.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση Φοιτητών

Γραπτή τελική εξέταση που περιλαμβάνει:
• Επίλυση προβλημάτων Μηχανολόγου Μηχανικού σχετικών
με εφαρμοσμένα προβλήματα αξιοποίησης Ηλιακής
Ενέργειας .
• Ερωτήσεις σύντομης απάντησης σε προβλήματα που
απαιτούν κριτική ικανότητα
• Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.

Ο τελικός βαθμός προκύπτει κατά 100% από την τελική εξέταση.
Η τελική εξέταση γίνεται στην Ελληνική Γλώσσα.
Οι φοιτητές βαθμολογούνται με βάση το εάν και κατά πόσον έχουν
απαντήσει σωστά στις Ερωτήσεις και έχουν επιλύσει σωστά τα
Προβλήματα.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

• Duffie, J.A. and Beckman, W.A., 2013. Solar engineering of thermal processes. John Wiley & Sons
• Kalogirou, S.A., 2013. Solar energy engineering: processes and systems. Academic Press.
• Boyle, Godfrey ed. (2012). Renewable Energy: Power for a Sustainable Future (3rd ed.). Oxford:
Oxford University Press and Open University.
• P. Lynn, “Electricity from Sunlight, An introduction to Photovoltaics”, 2010, J. Wiley, First edition.
• T. Markvart, L. Castaner “Practical Handbook of Photovoltaics, Fundamentals and applications”
2003, Elsevier, First edition.
• Διονύσης Κ. Ασημακόπουλος, Γεώργιος Κ. Αραμπατζής, Αθανάσιος Αγγελής – Δημάκης, Αβραάμ
Καρταλίδης, Γεώργιος Τσιλιγκιρίδης, «Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας», Εκδόσεις Σοφία, 2015
• Κατσαπρακάκης, Δ., 2015. Σύνθεση ενεργειακών συστημάτων. [ηλεκτρ. βιβλ.] Αθήνα: Σύνδεσμος
Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών