ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ» ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΙΑΚΩΝ & ΑΛΛΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ (ΕΗ-ΕΣ)

Transcript

1 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 1 ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ» ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΙΑΚΩΝ & ΑΛΛΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ (ΕΗ-ΕΣ) (ΔΙΑΠΙΣΤΕΥΜΕΝΟ ΚΑΤΑ ΕΛΟΤ EN ISO/IEC 17025, ΜΕΛΟΣ ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΩΝ) ΚΥΡΙΟ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΣΩΠΙΚΟ Δρ Β. Μπελεσιώτης, Προϊστάμενος Δρ Ε. ΜΑΘΙΟΥΛΑΚΗΣ Δρ Η. ΠΑΠΑΝΙΚΟΛΑΟΥ

2 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 2 1. Σύντομο Ιστορικό Οι δραστηριότητες του Εργαστηρίου (ΕΗ-ΕΣ) ξεκίνησαν στο ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» από τον αείμνηστο καθηγητή Α. Δεληγιάννη (ΕΜΠ) και το σημερινό Προϊστάμενο Β. Μπελεσιώτη στα τέλη της δεκαετίας του 70. Κατά την πρώτη περίοδο λειτουργίας του Εργαστηρίου ( ) οι τομείς ενδιαφέροντος ήταν: α) η ηλιακή αφαλάτωση, με την ανάπτυξη εκτεταμένων συστημάτων αφαλάτωσης τύπου θερμοκηπίου, β) η ανάπτυξη ηλιοηλεκτρικού σταθμού με θερμικούς ηλιακούς συλλέκτες (απονεμήθηκε και διεθνές δίπλωμα ευρεσιτεχνίας), σε συνεργασία με το ερευνητικό κέντρο της Γερμανίας KFA Jülich και τις εταιρίες AEG και Linde, γ) η ανάπτυξη ξηραντηρίων γεωργικών προϊόντων θερμού αέρα (χρηματοδότηση από Science Stability/NATO - ΑΣΟ). Ως επόμενη διακριτή περίοδος στην ανάπτυξη του ΕΗ-ΕΣ μπορεί να θεωρηθεί το διάστημα , όπου δόθηκε έμφαση στην ανάπτυξη μεθοδολογιών χαρακτηρισμού και αξιολόγησης Θερμικών Ηλιακών Συλλεκτών και Οικιακών Συστημάτων. Οι δραστηριότητες χρηματοδοτήθηκαν από την Ευρωπαϊκή Ένωση σε συνεργασία με 18 ευρωπαϊκά εργαστήρια υπό το συντονισμό του JRC Ispra και οδήγησαν στη δημιουργία των εξής διεθνών προτύπων: α) ISO /1994 (θερμοϋδραυλικά & οπτικά χαρακτηριστικά συλλέκτη), β) ISO /1994 (δοκιμές αξιοπιστίας ηλιακού συλλέκτη) γ) ISO /1995 (Ηλιακά Οικιακά Συστήματα). Την ίδια περίοδο αναπτύχθηκε και υποδομή αξιολόγησης Θερμικών Ηλιακών Συλλεκτών και Οικιακών Συστημάτων. Αυτό επέτρεψε, σε συνεργασία και με το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΚΑΠΕ) στο πλαίσιο του Προγράμματος VALOREN, να γίνει αξιολόγηση του συνόλου των τύπων ηλιακών συλλεκτών και συστημάτων της βιομηχανικής παραγωγής, με στόχο το χαρακτηρισμό και τη βελτιστοποίηση των προϊόντων. Αυτή ήταν μια σημαντική εξέλιξη για την εγχώρια κατασκευαστική βιομηχανία ηλιακών προϊόντων, καθώς ο εφοδιασμός των κατασκευαστών με δίγλωσσα προτυποτεχνικά δελτία δοκιμών συνέβαλε ουσιαστικά στη διείσδυσή τους στην ευρωπαϊκή αγορά.

3 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 3 Ως τρίτη διακριτή περίοδος μπορεί να θεωρηθεί το διάστημα , κατά το οποίο έγινε σημαντική περαιτέρω ανάπτυξη των εργαστηριακών υποδομών με χρηματοδότηση από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα, μέσω των προγραμμάτων PRISMA (1,3 MECU), καθώς και του Β Κοινοτικού Πλαισίου Στήριξης (2,5 MECU). Επίσης, δόθηκε έμφαση στην ανάπτυξη Συστήματος Διασφάλισης Ποιότητας και το Εργαστήριο συνέβαλε γενικότερα στην ανάπτυξη του χώρου της Ποιότητας στην Ελλάδα μέσα από τα θεσμικά του όργανα (ΕΣΥΔ, Έλεγχος Αγοράς, Ελληνική Ένωση Εργαστηρίων HellasLab ). Εγκατάσταση δοκιμών οικιακών ηλιακών συστημάτων στο Εργαστήριο Τέλος, κατά την περίοδο σήμερα, δόθηκε έμφαση στην αναπτυξιακή έρευνα με τους παρακάτω τομείς ενδιαφέροντος, οι οποίοι παρουσιάζονται αναλυτικότερα στη συνέχεια : Ηλιακοί συλλέκτες και συστήματα Μετρολογία ενεργειακών μεγεθών Θερμική απόσταξη αφαλάτωση Ανάλυση & σχεδιασμός διατάξεων αποθήκευσης θερμότητας Διεργασίες & συστήματα μηχανικής ξήρανσης. Παράλληλα, επιτεύχθηκε η Διαπίστευση της Εργαστηριακής Υποδομής, αρχικά σύμφωνα με το πρότυπο EN45001 και στη συνέχεια με το ΕΛΟΤ EN ISO/IEC Μάλιστα

4 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ αξίζει να σημειωθεί ότι το ΕΗ-ΕΣ ήταν και το πρώτο εργαστήριο που διαπιστεύθηκε στον ερευνητικό µ ακαδημαϊκό - χώρο στην Ελλάδα, από τα πρώτα στην Ευρώπη. µ,. & (-) µ :. & µ :. µ :. µ :. & µ µ :. & µ µ :. EN, ISO :, µ µ µ µµ (µµ,, ) µ µ µ Σχηματική απεικόνιση των δραστηριοτήτων του Εργαστηρίου µ 2. Υλικοτεχνική υποδομή 2Η σημερινή υποδομή µ του Εργαστηρίου συνίσταται στα εξής: Ωφέλιμοι µ χώροι: µ 3000 m 2 : Κτίρια µ ειδικών : προδιαγραφών 3000 m 2 Χώροι δοκιμών: 250 m 2 (εσωτερικοί) και 2000 m 2 (εξωτερικοί) µ: 250 m 2 () 2000 m 2 ()

5 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 5 Πανοραμική άποψη των εξωτερικών χώρων δοκιμών του Εργαστηρίου Aυτοματοποιημένα συστήματα προσδιορισμού θερμοϋδραυλικών χαρακτηριστικών ηλιακών συλλεκτών. Αυτοματοποιημένη εγκατάσταση προσδιορισμού ενεργειακών επιδόσεων ηλιακών συστημάτων. Εγκαταστάσεις αξιολόγησης αξιοπιστίας ηλιακών συλλεκτών. Αδιαβατικοί θάλαμοι ενεργειακού χαρακτηρισμού κλιματιστικών μονάδων, αντλιών θερμότητας, εναλλακτών θερμότητας, fan coils κλπ. Σύστημα μέτρησης θερμικής αγωγιμότητας Hot-Plate. Σύστημα θερμογραφίας. Εκτεταμένο δίκτυο-σύστημα συλλογής & επεξεργασίας δεδομένων (περίπου 1000 σημεία μέτρησης, 15 συστήματα data logging, μετεωρολογικός ιστός). Ειδικά όργανα μέτρησης υψηλής μετρολογικής ποιότητας (θερμόμετρα SPRT, λουτρά διακρίβωσης, πυρανόμετρα secondary standards, όργανα dew point, ανεμόμετρα, ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα, μετρητές ισχύος κλπ). Σύγχρονο Λογισμικό Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής (CFD). Λογισμικό δυναμικής προσομοίωσης θερμικών ηλιακών συλλεκτών και συστημάτων.

6 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 6 Κεντρικό σύστημα επεξεργασίας δεδομένων δοκιμών του Εργαστηρίου 3. Προσωπικό Στο Εργαστήριο απασχολούνται συνολικά 12 άτομα, ως ερευνητές, συνεργαζόμενοι ερευνητές, προσωπικό τεχνικής και διοικητικής υποστήριξης και υποψήφιοι διδάκτορες. 4. Ερευνητικές-αναπτυξιακές δραστηριότητες Βασισμένο στη γενικότερη αποδοχή της επιστημονικής και τεχνολογικής επάρκειάς του στον τομέα δραστηριοποίησής του, το Εργαστήριο εμπλούτισε τα τελευταία χρόνια τις δραστηριότητές του με ειδικότερους στόχους, παραμένοντας πάντα στη γενικότερη περιοχή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, με έμφαση στη θερμική ηλιακή ενέργεια, καθώς και της εξοικονόμησης ενέργειας. Στη συνέχεια, παρατίθεται μια περιγραφή των πρόσφατων δραστηριοτήτων και μελλοντικών προοπτικών σε καθένα από τους βασικούς τομείς έρευνας του Εργαστηρίου. Ηλιακοί συλλέκτες και συστήματα Η έρευνα σε αυτό τον τομέα αποσκοπεί στη βελτίωση του σχεδιασμού των θερμικών ηλιακών συλλεκτών, με στόχο υψηλότερες αποδόσεις, καθώς και στη διερεύνηση νέων υλικών που εξασφαλίζουν υψηλότερη απόδοση, επιμήκυνση χρόνου ζωής και καλύτερη

7 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 7 ποιότητα. Τα τελευταία χρόνια έχει αναληφθεί ερευνητική δραστηριότητα σε τεχνολογίες νέου τύπου και ιδιαίτερα αυτών που κάνουν χρήση θερμοσωλήνα (heat pipe) και σωλήνων κενού. Επίσης, έχουν αναπτυχθεί μεθοδολογίες για την μοντελοποίηση συλλεκτών και συστημάτων. Εγκατάσταση ηλιακού κλιματισμού με ψύκτη απορρόφησης (αριστερά), παραβολικός συγκεντρωτικός ηλιακός συλλέκτης (δεξιά) Οι μελλοντικοί στόχοι στο αντικείμενο αυτό είναι η περαιτέρω διερεύνηση των νέων τεχνολογιών, όπως θερμικοί ηλιακοί συλλέκτες 4ης γενιάς με εργαζόμενο μέσο νανορευστά, σωλήνες κενού τύπου Dewar (με εργαζόμενο μέσο νερό ή αέρα), θερμοσωλήνες (heat pipes), συγκεντρωτικoί συλλέκτες, η ανάπτυξη νέων υβριδικών συστημάτων με ενσωμάτωση λύσεων υψηλής τεχνολογίας, καθώς και άλλες εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας, όπως, π.χ., παραγωγή υδρογόνου, σε συνδυασμό με κυψέλες καυσίμου (fuel cells) κλπ. Στον τομέα της μοντελοποίησης, έμφαση δίνεται στην ανάπτυξη νέων μοντέλων και εργαλείων ολοκληρωμένου σχεδιασμού ηλιακών εγκαταστάσεων μεγάλης κλίμακας. Επίσης, μελετώνται, τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά, φαινόμενα μεταφοράς θερμότητας με εξάτμιση-συμπύκνωση, που σχετίζονται με τον κύκλο λειτουργίας συλλέκτη τύπου heat-pipe. Το Εργαστήριο έχει επεκτείνει τις δραστηριότητές του τα τελευταία χρόνια και στον τομέα των τεχνολογιών ηλιακού κλιματισμού, με την ενασχόλησή του να στοχεύει στη βέλτιστη προσαρμογή των τεχνολογιών ψύξης με θερμική πηγή (absorption cooling και desiccant cooling) στις ιδιαίτερες απαιτήσεις της ηλιακής ενέργειας.

8 µ µ µ, µ µ µ µ µ - µ µ µ heat-pipe. ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 8 µ µ µ µ µ µ µ µ (heat pipe) µ µ µ µ µµ, µ µ µ µ (absorption cooling µ desiccant cooling) µ µ (heat. pipe) Έχουν ήδη υλοποιηθεί σχετικές πιλοτικές-επιδεικτικές εγκαταστάσεις. Τα άμεσα μελλοντικά ενδιαφέροντα µ περιλαμβάνουν την εκτενέστερη µ μελέτη µ συστημάτων desiccant - µ. µ µ desiccant υποβοήθηση των συμβατικών κλιματιστικών, τόσο με θεωρητικές όσο και με πειραματι- cooling,. µ µ µ, µ µ, µ µ µ µµ, µ κές µ μεθόδους. µ. µ µ µ (absorption cooling desiccant cooling). -. µ µ µ µ µ desiccant cooling,. µ µ µ, µ µ, µ µ µ µ. Σχηματική απεικόνιση ηλιακού συλλέκτη με θερμοσωλήνα (heat pipe) και ηλιακός συλλέκτης με σωλήνες κενού cooling, δηλ. συστημάτων ταυτόχρονης ρύθμισης θερμοκρασίας υγρασίας, ως ηλιακή µ Σχηματική απεικόνιση ψυκτικής μονάδας µ με µ αφύγρανση (desiccant cooling) Μετρολογία ενεργειακών μεγεθών Πρόκειται για τομέα στον οποίο το Εργαστήριο έχει καταξιωθεί ως βασικός πόλος ενδυνάμωσης των εθνικών υποδομών, παράλληλα με την ανάπτυξη εξειδικευμένης τεχνογνωσίας στα προβλήματα αποτίμησης της ποιότητας της μέτρησης (αβεβαιότητες) και υλοποίησης μετρητικών διατάξεων, ειδικών απαιτήσεων, εφαρμοσμένων ειδικότερα στη µ µ µ (desiccant cooling) μετρολογία ενεργειακών μεγεθών.

9 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 9 Λουτρό διακρίβωσης θερμομέτρων και διάδοση σφάλματος Στην έρευνα στον τομέα αυτό εντάσσονται οι μέθοδοι-υποδομές αξιολόγησης ενεργειακών επιδόσεων, η μέτρηση θερμοφυσικών ιδιοτήτων υλικών (με έμφαση στα νανορευστά), η ανάπτυξη-υλοποίηση πολύπλοκων συστημάτων μέτρησης και τα μοντέλα διάδοσης σφαλμάτων για σύνθετες αρχιτεκτονικές μετρητικών διατάξεων, με εκτίμηση αβεβαιοτήτων στα αποτελέσματα μοντέλων συνδυασμού παραμέτρων σε περιβάλλον γενικευμένης αβεβαιότητας. Θερμική Απόσταξη- Αφαλάτωση Το Εργαστήριο έχει αποκτήσει μεγάλη εμπειρία μέσα από την υλοποίηση πολλών προγραμμάτων, που είχαν ως αποτέλεσμα τη διεθνή αναγνώριση στην περιοχή της ηλιακής απόσταξης. Η έρευνα που διεξάγεται τα τελευταία χρόνια σ αυτό το πεδίο αφορά στον σχεδιασμό συστημάτων και ανάπτυξη νέων τύπων αποστακτήρων, συνδεδεμένων με ηλιακούς συλλέκτες και τη μοντελοποίηση (προσομοίωση και πειραματική επαλήθευση) των αναπτυχθέντων συστημάτων. Η έμφαση στο άμεσο μέλλον θα δοθεί στο σχεδιασμό νέων, πιο αποδοτικών αποστακτήρων βασισμένων στις τεχνολογίες ύγρανσης-αφύγρανσης με απόσταξη, με χρήση μικρο-διαπερατών μεμβρανών. Παράλληλη ερευνητική δραστηριότητα στον τομέα αυτό αποτελεί η ανάπτυξη υβριδικών συστημάτων, με σκοπό τη βελτίωση των όρων εκμετάλλευσης των ηλιακών αφαλατωτών σε ένα περιβάλλον πολλαπλών πηγών θερμότητας ή/και πολλαπλών χρήσεων, μέσω της ένταξής τους σε υβριδικά συστήματα.

10 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 10 Εγκατάσταση ηλιακού αφαλατωτή τύπου θερμοκηπίου και ροές θερμότητας Ανάλυση & σχεδιασμός διατάξεων αποθήκευσης θερμότητας Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί πειραματική και υπολογιστική (αριθμητική προσομοίωση) δραστηριότητα, με στόχο τη μελέτη της ενεργειακής συμπεριφοράς υπόγειων, μη-μεταλλικών δεξαμενών και ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά στον προσδιορισμό των θερμικών απωλειών. Αυτό περιλαμβάνει μέτρηση θερμοκρασιακών πεδίων (μέσα και γύρω από τη δεξαμενή) και αριθμητική προσομοίωση υδροδυναμικών φαινομένων (σε συνδυασμό με μεταφορά θερμότητας στο έδαφος). Διερευνήθηκαν επίσης και υλικά αλλαγής φάσης (PCM), όπως παραφίνες, λιπαρά οξέα ως αποθηκευτικά μέσα t = 6 min 1.85 t = 30 min 1.85 t = 60 min Y 1.25 Y 1.25 Y X X X 1.85 t = 6 min 1.85 t = 30 min 1.85 t = 60 min Y 1.25 Y 1.25 Y X X X Υπολογιστική προσομοίωση μεταβατικών πεδίων ροής και θερμοκρασίας σε υπόγεια δεξαμενή αποθήκευσης νερού

11 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 11 Επιπλέον, στις δραστηριότητες του Εργαστηρίου στον τομέα αυτό εντάσσονται η λεπτομερής μελέτη του κελύφους υπόγειων, μη-μεταλλικών δεξαμενών μεγάλου κυβισμού με νερό, για τη διασφάλιση των αναγκαίων θερμομονωτικών και στεγανωτικών ιδιοτήτων με αποδεκτό κόστος, καθώς και η ανάλυση των θερμοϋδραυλικών φαινομένων υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, τόσο σε στατική κατάσταση, όσο και κατά τη φόρτιση-εκφόρτιση των δεξαμενών, με στόχο το σχεδιασμό του βέλτιστου συστήματος προσαγωγής-διανομής-απαγωγής του νερού. Διεργασίες & συστήματα μηχανικής ξήρανσης Στα ειδικότερα ερευνητικά θέματα, για τα οποία έχει αναπτυχθεί σχετική δραστηριότητα στο Εργαστήριο περιλαμβάνονται: η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού μηχανικών ξηραντηρίων θερμού αέρα μέσω της μελέτης των φαινομένων μεταφοράς μάζας και θερμότητας, η διερεύνηση των βέλτιστων συνθηκών ξήρανσης για διάφορα προϊόντα (καμπύλες ξήρανσης) και η ανάπτυξη μοντέλων της διαδικασίας της ξήρανσης. Η αξιοποίηση της συσσωρευμένης επιστημονικής-τεχνολογικής γνώσης και εμπειρίας στον τομέα αυτό, έχει μεταφραστεί στην υλοποίηση εφαρμογών ευρείας κλίμακας και στην ανάληψη συγκεκριμένων δράσεων για κοινές πιλοτικές εφαρμογές και μεταφορά τεχνογνωσίας, ειδικότερα προς άλλες μεσογειακές χώρες. Πειραματικό ξηραντήριο αγροτικών προϊόντων με θερμό αέρα και καμπύλη απώλειας βάρους Στους μελλοντικούς στόχους εντάσσονται η περαιτέρω προώθηση της ηλιακής ενέργειας ως πηγής θερμότητας για την ξήρανση, με χρήση ηλιακών συλλεκτών αέρα, καθώς

12 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 12 και η ανάπτυξη μεθοδολογίας βέλτιστου σχεδιασμού θαλάμων ξήρανσης με βάση την αριθμητική προσομοίωση των αεροδυναμικών φαινομένων, έτσι ώστε να διασφαλίζονται ομοιόμορφες συνθήκες ξήρανσης σε όλο τον όγκο του προϊόντος. Προσομοίωση ροής και μεταφοράς θερμότητας Ειδική αναφορά γίνεται και στην εν λόγω δραστηριότητα, καθώς αυτή δεν αποτελεί τομέα εφαρμογών, αλλά συνιστά ένα από τα κύρια εργαλεία ανάλυσης των συστημάτων και διεργασιών που εμπλέκονται στις ερευνητικές δραστηριότητες του Εργαστηρίου που προαναφέρθηκαν. Σ αυτές, σχεδόν πάντα, καθοριστικό ρόλο παίζουν τα φαινόμενα ροής και μεταφοράς θερμότητας ή μάζας. Από τα προβλήματα που μελετήθηκαν ενδεικτικά αναφέρονται η μελέτη των μεταβατικών ρευστομηχανικών φαινομένων κατά τη φυσική κυκλοφορία (συναγωγή) σε κυλινδρικές δεξαμενές αποθήκευσης νερού, υπό συνθήκες τυρβώδους ροής ή μετάβασης από στρωτή σε τυρβώδη ροή και αντίστροφα, καθώς επίσης και σε υπόγειες ορθογωνικές δεξαμενές, όπου διερευνήθηκαν τα υδροδυναμικά φαινόμενα σε συνδυασμό και με τη μεταφορά θερμότητας στο έδαφος (δηλ. ένα συζυγές πρόβλημα μεταφοράς θερμότητας). Ακόμη, διερευνήθηκε η ροή αέρα λόγω φυσικής συναγωγής σε τραπεζοειδείς γεωμετρίες, καθώς αυτή απαντάται σε ηλιακούς αποστακτήρες τύπου θερμοκηπίου, χωρίς ή με συνυπολογισμό της μεταφοράς μάζας του υδρατμού, όπου και τα φαινόμενα είναι πιο σύνθετα. Άλλα σχετικά θέματα που βρίσκονται σε εξέλιξη είναι η ανάπτυξη μεθοδολογίας βέλτιστου σχεδιασμού και αξιολόγησης δεξαμενών αποθήκευσης για ηλιακά συστήματα και ειδικότερα δεξαμενών επιφανείας, κυλινδρικής γεωμετρίας με κατακόρυφο άξονα και με αποθηκευτικό μέσο το νερό, καθώς και ροής και μεταφοράς θερμότητας σε ηλιακούς συλλέκτες με σωλήνες κενού, με χρήση του αέρα ως εργαζόμενου μέσου Προσομοίωση ροής (αριστερά) και μεταφοράς θερμότητας (δεξιά) σε ηλιακό αποστακτήρα τύπου θερμοκηπίου

13 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Παροχή Εξειδικευμένων Επιστημονικών Υπηρεσιών Το Εργαστήριο από τη σύστασή του, αναπτύσσεται με βάση την ισχυρή πεποίθηση αρχή ότι η εναρμόνιση των παραγόντων: Παραγωγή, Εκπαίδευση, Έρευνα και Διοίκηση, αποτελεί την ικανή και αναγκαία συνθήκη για την ανάπτυξη. Η πεποίθηση αυτή οδήγησε το Εργαστήριο στη διαμόρφωση της στρατηγικής του και παράλληλα με τις ερευνητικές δραστηριότητες να παρέχει και Εξειδικευμένες Επιστημονικές Υπηρεσίες (ΠΕΕΥ). Τα κριτήρια για τη συνέχιση της διαρκώς εξελισσόμενης δραστηριότητας στον τομέα ΠΕΕΥ είναι: Παραγόμενη τεχνογνωσία από τις ερευνητικές δραστηριότητες. Ισχυρή συνάφεια με τις ανάγκες του Παραγωγικού Κλάδου (τόσο σε εθνικό, όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο). Να μη ανταγωνίζεται τυχόν ίδιες υπηρεσίες επιχειρηματικού χαρακτήρα. Να εξασφαλίζονται πόροι για τη βελτίωση και παραπέρα ανάπτυξη των εργαστηριακών υποδομών, καθώς και κυρίως την πραγματοποίηση έρευνας που δεν χρηματοδοτείται αλλιώς. Βασισμένο σε αυτή την πολιτική, το Εργαστήριο αναβάθμισε σημαντικά, κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, τις παρεχόμενες από αυτό υπηρεσίες. Χαρακτηριστικά για τις δυνατότητες του Εργαστηρίου, είναι τα παρακάτω: Παρέχονται διαπιστευμένες (κατά ΕΝ ISO/IEC 17025) υπηρεσίες δοκιμών απόδοσης και αξιοπιστίας ηλιακών συλλεκτών, απόδοσης ηλιακών συστημάτων, ενεργειακού χαρακτηρισμού κλιματιστικών συσκευών και μέτρησης θερμικής αγωγιμότητας μονωτικών υλικών. Παρέχονται εξειδικευμένες, μη-τυποποιημένες υπηρεσίες, σε τομείς στους οποίους οι ανάγκες των πελατών επιβάλουν το σχεδιασμό και την υλοποίηση μετρητικών διατάξεων ειδικών προδιαγραφών (μετρήσεις θερμομονωτικών χαρακτηριστικών σε μη-τυπικές γεωμετρίες, μετρήσεις οπτικών ιδιοτήτων, τηλεμετρήσεις ενεργειακής απόδοσης κλπ). Διατίθενται υποδομές και τεχνογνωσία για την παροχή υπηρεσιών βέλτιστου ενεργεια-

14 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 14 κού σχεδιασμού θερμικών ηλιακών συλλεκτών και συστημάτων, τόσο μέσω πειραματικών προσεγγίσεων, όσο και με τη βοήθεια αριθμητικών πειραμάτων (προσομοίωση). Οι υπηρεσίες του Εργαστηρίου απευθύνονται σε δεκάδες επιχειρήσεις και φορείς στην Ελλάδα και το εξωτερικό (Γερμανία, Βουλγαρία, Κύπρος, Κίνα, Ισραήλ κλπ). Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι οι τρέχουσες συμβάσεις του Εργαστηρίου ξεπερνούν τις 20, με οικονομικό αντικείμενο περίπου Λεπτομερής κατάλογος των παρεχομένων υπηρεσιών και του σχετικού κόστους παρατίθεται στο Παράρτημα Ι. 6. Επιτεύγματα Το σημαντικότερο επίτευγμα του ΕΗ-ΕΣ είναι αναμφίβολα ότι μετά από σχεδόν 20 χρόνια πολύπλευρης παρουσίας στο χώρο των ενεργειακών τεχνολογιών, κατάφερε να αναδείξει και να εφαρμόσει ένα μοντέλο δουλειάς βασισμένο στον αποτελεσματικό συνδυασμό της εφαρμοσμένης έρευνας με την παροχή εξειδικευμένων επιστημονικών υπηρεσιών προς τη βιομηχανία. Πιο συγκεκριμένα, τα κυριότερα επιτεύγματα του Εργαστηρίου εντοπίζονται συνοπτικά: 1) Στις ερευνητικές του επιδόσεις, οι οποίες το έχουν καταξιώσει ως σημείο αναφοράς στον ευρύτερο χώρο των θερμικών ηλιακών (ηλιακοί συλλέκτες και συστήματα, ηλιακή ψύξη, ηλιακή αφαλάτωση), της εξοικονόμησης ενέργειας, της αποθήκευσης θερμότητας και της ξήρανσης γεωργικών προϊόντων. Ήδη από το 1985, το Εργαστήριο συμμετείχε στο European Solar Collector and Systems Testing Group, μία ομάδα από 22 ευρωπαϊκά εργαστήρια, η οποία συγκροτήθηκε με σκοπό την ανάπτυξη μεθόδων αξιολόγησης ηλιακών συλλεκτών και συστημάτων με απώτερο στόχο τη δημιουργία σχετικών προτύπων. Σαν αποτέλεσμα και με καθοριστικό το ρόλο του Εργαστηρίου, αναπτύχθηκαν τα σχετικά με τη θερμική ηλιακή ενέργεια διεθνή πρότυπα ISO (απόδοση επίπεδων ηλιακών συλλεκτών), ISO (αξιοπιστίας επίπεδων ηλιακών συλλεκτών) και ISO (απόδοση οικιακών ηλιακών συστημάτων θέρμανσης νερού), ενώ καθοριστική ήταν η συμβολή του στην επεξεργασία πλέον των 35 προτάσεων εθνικών προτύπων στον τομέα των θερμικών ηλιακών. Από τότε, το Εργαστήριο συμμετέχει σχεδόν σε κάθε

15 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 15 συντονισμένη ευρωπαϊκή ερευνητική δραστηριότητα στον τομέα των θερμικών ηλιακών, διατηρώντας παράλληλα μια έντονη παρουσία στον ελληνικό χώρο. Η παρουσία του Εργαστηρίου ήταν και είναι, επίσης, καθοριστική στη διαμόρφωση των νέων Ευρωπαϊκών Προτύπων για τα θερμικά ηλιακά, όπως φαίνεται και από την ανάληψη συγκεκριμένων υπευθυνοτήτων στις αντίστοιχες επιτροπές της CEN (Convenor στο CEN TC312/WG1: Solar Collectors). Να σημειωθεί, ότι η διαμόρφωση των προτύπων έχει βαθύ επιστημονικό περιεχόμενο, δεδομένου ότι συνδέεται στενά με τη μοντελοποίηση της ενεργειακής συμπεριφοράς των προϊόντων και προϋποθέτει βαθιά γνώση των φυσικών φαινομένων που την επηρεάζουν. Στα ερευνητικά του αποτελέσματα έχει βασιστεί, μεταξύ άλλων, η ανάπτυξη νέων προϊόντων, μεθόδων και υπολογιστικών εργαλείων, όπως για παράδειγμα: ηλιακά συστήματα και ηλιακοί συλλέκτες βασισμένοι στην τεχνολογία heat pipe, απορροφητικές επιφάνειες με βελτιωμένες οπτικές ιδιότητες για χρήση σε ηλιακούς συλλέκτες, ξηραντήρια γεωργικών προϊόντων είτε για εργαστηριακή χρήση (βελτιστοποίηση συνθηκών ξήρανσης), είτε για χρήση σε πραγματικές συνθήκες για λογαριασμό αγροτικών συνεταιρισμών ή μεμονωμένων παραγωγών, πρωτότυπα συστήματα ηλιακού κλιματισμού βασισμένα στην τεχνολογία desiccant πρωτότυπες διατάξεις αποθήκευσης θερμότητας, νέοι σχεδιασμοί αφαλατωτών (υβριδικά συστήματα ηλιακής απόσταξης και απόσταξη με humidification-dehumidification), νέα μοντέλα και μεθόδοι μοντελοποίησης και αξιολόγησης ενεργειακών επιδόσεων ηλιακών συστημάτων (input-output), πρωτότυπες μεθοδολογίες σχεδίασης μεγάλων θερμικών ηλιακών εγκαταστάσεων, και πρωτότυπες μεθοδολογίες εκτίμησης της διάχυσης σφαλμάτων σε ενεργειακά μοντέλα. Ενδεικτική της δυναμικής παρουσίας και της αναγνώρισης του ΕΗ-ΕΣ ως focal point στον τομέα των θερμικών ηλιακών, είναι η ανάπτυξη συνεργασιών με τις μεγαλύτερες βιομηχανίες του κλάδου (π.χ. CHROMAGEN/ Ισραήλ, THERMOMAX / Αγγλία, IKARUS /

16 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 16 Γερμανία, κλπ). Ενδεικτικά επίσης, αναφέρεται η ανάθεση από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών του σχεδιασμού πλήρους εργαστηρίου έρευνας και χαρακτηρισμού θερμικών ηλιακών προϊόντων. 2) Στην παροχή εξειδικευμένων επιστημονικών υπηρεσιών προς τη βιομηχανία, ρεαλιστική επιλογή στην οποία το Εργαστήριο αναζητά ερεθίσματα, σύνδεση με την παραγωγή και υλικούς πόρους, ενώ ο παραγωγικός κλάδος αποτελεσματικές και αξιόπιστες υπηρεσίες. Η θεώρηση αυτή της παροχής εξειδικευμένων επιστημονικών υπηρεσιών έχει αποτελέσει τα τελευταία χρόνια σήμα κατατεθέν της παρέμβασης του Εργαστηρίου στο γενικότερο ακαδημαϊκό - ερευνητικό χώρο, στον οποίο εκ φύσεως συμμετέχει. Σήμερα, το Εργαστήριο υλοποιεί πάνω από 20 συμβάσεις παροχής υπηρεσιών σε επιχειρήσεις διαφόρων χωρών, κυρίως στον τομέα των θερμικών ηλιακών. Πέρα όμως από τον κλάδο των ηλιακών, υπάρχει ήδη συνεργασία με συνεχώς αυξανόμενους ρυθμούς, με άλλους παραγωγικούς κλάδους, όπως κατασκευαστές ξηραντηρίων, κλιματιστικών συσκευών, θερμομονωτικών υλικών και ηλεκτρικών συσσωρευτών, αλλά και με χρήστες των προϊόντων αυτών, όπως αγροτικοί συνεταιρισμοί, εταιρίες εμπορίας και διάθεσης των προϊόντων, κ.λπ. Η σημασία των προσφερόμενων υπηρεσιών προς τους παραγωγικούς κλάδους γίνεται εμφανής από τη συνεχή αναβάθμιση της ποιότητας των ελληνικών προϊόντων θερμικής ηλιακής ενέργειας, βασιζόμενη στη συνεχή Ε&Α υποστήριξη από την πλευρά του Εργαστηρίου και στα αντικειμενικά και αξιόπιστα αποτελέσματα δοκιμών που αυτό παρέχει. Ενδεικτικό των αποτελεσμάτων των δραστηριοτήτων αυτών του Εργαστηρίου είναι ότι ο ελληνικός παραγωγικός κλάδος στον τομέα της ηλιακής ενέργειας, βασιζόμενος στη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων και την αντικειμενική αποτίμηση της ποιότητας αυτής, εκμηδένισε πρακτικά τις εισαγωγές τα τελευταία χρόνια, ενώ παράλληλα κατάφερε να κατακτήσει σημαντικά μερίδια εξαγωγών στις κυριότερες ευρωπαϊκές και διεθνείς αγορές. Οι συνέπειες της εξέλιξης αυτής είναι πολλαπλές: οικονομικές (εύρωστες επιχειρήσεις με αξιοσημείωτες εξαγωγικές επιδόσεις, εξοικονόμηση συναλλαγματικών πόρων λόγω υποκατάστασης εισαγόμενων συμβατικών καυσίμων), κοινωνικές (θέσεις εργασίας) και

17 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 17 περιβαλλοντικές (διεύρυνση των εφαρμογών ΑΠΕ με παράλληλη μείωση της κατανάλωσης συμβατικών καυσίμων). 3) Στη διαπίστευση του Εργαστηρίου, ως επιβεβαίωση της υψηλής επιστημονικής και τεχνολογικής επάρκειας των παρεχόμενων υπηρεσιών, της κινητοποίησης επαρκούς και άρτια εκπαιδευμένου ανθρώπινου δυναμικού, ενταγμένου σε αποτελεσματικές οργανωτικές δομές και της παροχής αξιόπιστων και μη αμφισβητήσιμων αποτελεσμάτων στις εκτελούμενες δοκιμές και μετρήσεις. Για τη σωστή όμως αποτίμηση της πορείας του Εργαστηρίου προς τη διαπίστευση, πρέπει να παρθούν υπόψη οι σημαντικότατες δυσκολίες που έθετε η διαπίστευση την εποχή εκείνη για τα εργαστήρια γενικά και για τα εργαστήρια του δημόσιου ακαδημαϊκού-ερευνητικού χώρου ειδικότερα, δυσκολίες σχετιζόμενες με τις υπολειτουργούσες εθνικές υποδομές και την ακαταλληλότητα των δομών της δημόσιας διοίκησης. 4) Στην αποφασιστική του συμβολή στη συγκρότηση του χώρου της ποιότητας στη χώρα μας. Το Εργαστήριο διαδραμάτισε κεντρικό ρόλο στην προσπάθεια οργάνωσης και ουσιαστικής ενδυνάμωσης του χώρου της ποιότητας στην Ελλάδα όσον αφορά στα θεσμικά του όργανα (ΕΣΥΔ, Συμβούλιο Ποιότητας, Έλεγχος Αγοράς, κλπ) και πρωταγωνίστησε στην προσπάθεια συγκρότησης και αναβάθμισης της παρουσίας των εργαστηρίων δοκιμών και αναλύσεων με την ίδρυση της HellasLab της οποίας είναι διαχρονικά ενεργό μέλος. Συμμετέχει ενεργά σε δραστηριότητες διεθνούς εμβέλειας, όπως η συμμετοχή στην EUROLAB, σε Technical Committees των ELOT, CEN και ISO, σε ευρωπαϊκά προγράμματα ανάπτυξης νέων προτυποποιημένων μεθόδων δοκιμών και στη σύνταξη σχεδίων Κανονισμών Πιστοποίησης και έχει έντονη επιστημονική παρουσία σε θέματα μετρολογίας, ανάπτυξης πρωτότυπων μεθοδολογιών εκτίμησης αβεβαιοτήτων και επεξεργασίας νέων τεχνικών διακρίβωσης. Η συνεισφορά του ΕΗ-ΕΣ/ΕΚΕΦΕ Δ στην αξιοπιστία της εργαστηριακής πρακτικής τιμήθηκε το 2003 από τον Πρόεδρο της Βουλής των Ελλήνων, απονέμοντάς του το 1 ο βραβείο Τιμητικών Διακρίσεων Ποιότητας ECO-Q μεταξύ όλων των Εθνικών Διαπιστευμένων Εργαστηρίων.

18 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 18 7 Προγράμματα Ε&Α Τα προγράμματα τα οποία υλοποίησε ή υλοποιεί τα τελευταία χρόνια το Εργαστήριο φαίνονται στον πίνακα που ακολουθεί. Τίτλος Δράση / Χρηματοδότηση Διάρκεια Προϋπολογισμός Συνολικός/Εργαστηρίου Key issues in solar thermal Drying of Agricultural Products Νέο Ηλιακό Σύστημα Heat-Pipe-Type Παροχή εξειδικευμένων επιστημονικών και τεχνολογικών υπηρεσιών και προϊόντων Εργαστηριακές Υποδομές Δοκιμών Κινητική Ξήρανσης Αγροτικών Προϊόντων & Βέλτιστος Σχεδιασμός Ξηραντηρίων Νέος Ηλιακός Συλλέκτης Evacuated Σωλήνων Κενού Heating and Cooling in Buildings (DESSHC) ALTENER / ΕΕ / LEADER / ΕΕ / ΠΑΒΕ / ΥΠ.ΑΝ / / ΙΔΙΩΤΕΣ / ΕΠΒ / ΥΠ.ΑΝ / ΥΠΕΡ / ΥΠ.ΑΝ / ΠΑΒΕΤ / ΥΠΑΝ / ENERGY-FP5 / EE / Ενσωμάτωση Θερμικών Ηλιακών σε Κτίρια Ηλιακό Σύστημα TRITON ΕΠΑΝ / ΥΠΑΝ-ΙΔΙΩ- ΤΕΣ ΕΠΑΝ / ΥΠΑΝ-ΙΔΙΩ- ΤΕΣ / / PROTEAS PV System ENERGY-FP5 / EE / CHINA-GREECE : Joint Research and Technology Programmes ADIRA: Autonomous desalination system for sea & brackish water desalination NEGST: New generation of solar thermal systems ΕΠΑΝ / ΥΠΑΝ / MEDA / ΕΕ / FP6 / ΕΕ /

19 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 19 8 Δημοσιεύσεις Συνολικά από τις δραστηριότητες του Εργαστηρίου έχουν προκύψει μέχρι σήμερα τρία συγγράμματα, έξι πρωτότυπες επιστημονικές εργασίες σε εξειδικευμένες Διεθνείς Εγκυκλοπαίδειες (ENCYCLOPEDIA OF LIFE SUPPORT SYSTEMS και ENCYCLOPEDIA OF ENERGY) και πλέον των 200 δημοσιεύσεων σε διεθνή περιοδικά, διεθνή και εθνικά συνέδρια (με κριτές) καθώς και εξειδικευμένες μελέτες. Στη συνέχεια παρατίθεται ένας κατάλογος επιλεγμένων δημοσιεύσεων που αφορούν το διάστημα 2001 σήμερα. A. Βιβλία 1. Β. Μπελεσιώτης και Ε. Δεληγιάννη, ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΞΗΡΑΝΣΗΣ Αρχές διεργασιών ξήρανσης, Έκδοση ΕΚΕΦΕ ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ, σελ. 810, Αθήνα 2004 (υπό εκτύπωση) 2. E. Mαθιουλάκης, Μέτρηση, Ποιότητα Μέτρησης και Αβεβαιότητα, Έκδοση Hellaslab, σελ. 245, Αθήνα, E. Delyannis and V. Belessiotis, Solar water desalination, in Encyclopedia of Energy, Volume 5, Cleveland CJ et al. (eds.), Elsevier Inc., E. Delyannis, V. Belessiotis, Solar Energy and Desalination, Chapter 7 in Advances in Solar Energy, An Annual Review of research and Development, Vol.14, , American Solar Energy Society Publishers, Boulder, CO, 2001 B. Διεθνή Περιοδικά 1. Essam Sh. Mohamed, Papadakis G., Mathioulakis E. and Belessiotis V., An experimental comparative study of the technical and economic performance of a small reverse osmosis desalination system equipped with an hydraulic energy recovery unit, Desalination, vol. 194(1-3), pp , Babalis S.J., Papanicolaou E., Kyriakis N. and Belessiotis V., Evaluation of thin-layer drying models for describing drying kinetics of figs (Ficus carica), Journal

20 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 20 of Food Engineering, vol. 75(2), pp , Babalis S.J., Papanicolaou E. and Belessiotis V., The effect of alternating airflow direction on the drying kinetics and moisture diffusivity in an agricultural tunnel dryer, Transactions of the Int. Assoc. of Mech Engrs. (IASME), vol. 2(9), pp , E. Papanicolaou and Belessiotis V., Double-diffusive natural convection in an asymmetric trapezoidal enclosure: unsteady behavior in the laminar and the turbulent-flow regime, Int. J. Heat & Mass Transfer, vol. 48(1), pp , Babalis S.J. and V. Belessiotis, Influence of the drying conditions on the drying constants and moisture diffusivity during the thin layer drying of figs, Journal of Food Eng., Vol. 65(3), pp , Papanicolaou E. and V. Belessiotis, Transient hydrodynamic phenomena and conjugate heat transfer during cooling of water in an underground thermal storage tank, ASME J. Heat Transfer, Vol. 126(1), pp , Voropoulos K., Mathioulakis E. and Belessiotis V., A hybrid solar desalination and water heating system, Desalination, Vol. 164(2), pp , Voropoulos K., Mathioulakis E. and Belessiotis V., Experimental investigation of the behavior of a solar still coupled with hot water storage tank, Desalination, Vol. 156(1-3), pp , Voropoulos K., Mathioulakis E. and Belessiotis V., Solar stills coupled with solar collectors and storage tank analytical simulation and experimental validation of energy behavior, Solar Energy, Vol. 75 (3), pp , Mathioulakis E. and Belessiotis V., Integration of solar still in a multi-source, multi-use environment, Solar Energy, Vol. 75(5), pp , Belessiotis V. and Mathioulakis E., Analytical approach of thermosyphon solar domestic hot water system performance, Solar Energy, Vol. 72 (4), pp , Mathioulakis E. and Belessiotis V., A new heat-pipe type solar domestic hot water system, Solar Energy, Vol 72(1), pp , 2002