Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών Μάστερ (MSc) σε Ενεργειακά Συστήματα (Αύγουστος 2014) 1. Εισαγωγή 2. Στόχοι του μεταπτυχιακού προγράμματος 3. Διάρκεια και φοίτηση 4. Συνθήκες για την απονομή του Μάστερ σε Ενεργειακά Συστήματα 5. Πίνακας μαθημάτων 6. Περιγραφή μαθημάτων 1. Εισαγωγή Το πρόγραμμα Μάστερ σε Ενεργειακά Συστήματα αποσκοπεί στην υψηλού επιπέδου επιμόρφωση σε θέματα μηχανικής ενέργειας και ενεργειακών υλικών. Το πρόγραμμα είναι σχεδιασμένο ώστε να ανταποκρίνεται τόσο στις υφιστάμενες όσο και στις μελλοντικές ανάγκες της βιομηχανίας ενέργειας και της έρευνας σε ενεργειακά θέματα. Αυτό επιτυγχάνεται με τη σε βάθος μελέτη και εμβάθυνση σε προηγμένα θέματα ενέργειας/θερμοδυναμικής, ηλιομηχανικής, ρευστομηχανικής, υδρογονάνθρακες, χαρακτηρισμού υλικών και φυσικής στερεάς κατάστασης, καθώς και σε επιλεγμένα θέματα μοριακών ηλεκτρονικών, νανοτεχνολογίας, αυτόματου ελέγχου και άλλων. Παράλληλα, οι φοιτητές θα εξειδικευτούν σε τομείς σύγχρονης τεχνολογικής αιχμής με την εκπόνηση διατριβής Μάστερ, υπό την επίβλεψη ακαδημαϊκού προσωπικού του Τμήματος. Οι απόφοιτοι θα είναι σε θέση να ανταποκριθούν στις σύγχρονες τεχνολογικές προκλήσεις σε θέματα ενέργειας, καθώς επίσης και να συνεχίσουν τις σπουδές τους σε διδακτορικό επίπεδο. Το Μάστερ απευθύνεται σε απόφοιτους αναγνωρισμένου ιδρύματος ανώτατης εκπαίδευσης που προέρχονται από τους Κλάδους Μηχανικής και Φυσικών Επιστημών. Προτεραιότητα θα δοθεί σε απόφοιτους Μηχανολόγους Μηχανικούς και Μηχανικούς Υλικών. 2. Στόχοι του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Οι βασικοί στόχοι του προγράμματος είναι: I. Να μπορούν οι απόφοιτοι να συνεχίζουν με ευκολία σε μεταπτυχιακό διδακτορικού επιπέδου και σε αυτοδύναμη έρευνα. II. Να αναπτυχθούν και εμπεδωθούν σε ανώτατο επίπεδο οι θεμελιώδεις έννοιες και γνώσεις σε θέματα βασικής μηχανικής υποδομής καθώς και σε θέματα ενέργειας (Υπολογιστικές μέθοδοι, Ανώτερα μαθηματικά, Προχωρημένη ρευστομηχανική, Προχωρημένη θερμοδυναμική). III. Να αναπτυχθούν και εμπεδωθούν σε ανώτατο επίπεδο οι θεμελιώδεις έννοιες της δομής των υλικών, των ιδιοτήτων τους και των προηγμένων εφαρμογών τους σε θέματα ενέργειας. IV. Να ενισχυθεί η δυνατότητα επικέντρωσης σε εξειδικευμένα θέματα υδρογονανθράκων, φωτοβολταϊκών, αυτοματοποίησης, υλικών, και ενέργειας. V. Να αναπτυχθεί η ικανότητα για τη διεξαγωγή επιστημονικής έρευνας ανώτατου επιπέδου. VI. VII. Να αναπτυχθεί η ικανότητα για συγγραφή και δημοσίευση εργασιών. Να αναπτυχθεί η ικανότητα για ανεξάρτητη και εφευρετική προσέγγιση σε θέματα μοντελοποίησης και σχεδιασμού ενεργειακών μηχανολογικών συστημάτων. 3. Διάρκεια και Φοίτηση Για την απόκτηση του μεταπτυχιακού προγράμματος απαιτείται η επιτυχής ολοκλήρωση τουλάχιστον 90 ECTS συμπεριλαμβανομένης της εκπόνησης Διατριβής Μάστερ η οποία λαμβάνει 36 ECTS. Το πρόγραμμα σπουδών περιλαμβάνει υποχρεωτικά μαθήματα και μαθήματα περιορισμένης επιλογής. Το πρόγραμμα προσφέρεται σε πλήρη ή μερική φοίτηση. Στη πλήρη φοίτηση, ολοκληρώνεται σε δεκατρείς μήνες, στους οποίους περιλαμβάνονται δύο ακαδημαϊκά εξάμηνα και η θερινή περίοδος (η οποία αρχίζει αμέσως μετά τη λήξη του δεύτερου εξαμήνου και περιλαμβάνει τους μήνες Ιούνιο, Ιούλιο, Αύγουστο και Σεπτέμβριο). Η εκπόνηση της Διατριβής Μάστερ στην πλήρη φοίτηση ξεκινά κατά το δεύτερο εξάμηνο και ολοκληρώνεται με το τέλος της θερινής περιόδου, η οποία ακολουθεί τη λήξη του δεύτερου εξαμήνου, εφόσον ολοκληρωθεί με επιτυχία το διδακτικό μέρος του προγράμματος. Στην περίπτωση της μερικής φοίτησης, το πρόγραμμα μπορεί να ολοκληρωθεί σε είκοσι πέντε μήνες οι οποίοι περιλαμβάνουν τέσσερα ακαδημαϊκά εξάμηνα και τη θερινή περίοδο (που αρχίζει αμέσως μετά τη λήξη του τέταρτου εξαμήνου και περιλαμβάνει τους μήνες Ιούνιο, Ιούλιο, Αύγουστο και Σεπτέμβριο). Η εκπόνηση της Διατριβής Μάστερ στη μερική φοίτηση ξεκινά κατά το τέταρτο εξάμηνο και ολοκληρώνεται με το τέλος της θερινής περιόδου, η οποία ακολουθεί τη λήξη του τέταρτου εξαμήνου, εφόσον ολοκληρωθεί με επιτυχία το διδακτικό μέρος του προγράμματος.
4. Συνθήκες για την απονομή του Μάστερ σε Ενεργειακά Συστήματα α) Υποχρεωτικά μαθήματα: ΜΜΥ 501 Ειδικά Κεφάλαια Ανώτερων Μαθηματικών ΜΜΥ 504 Ερευνητικές Μέθοδοι ΜΜΥ 532 Προχωρημένη Θερμοδυναμική β) Επιλογή 5 μαθημάτων ειδίκευσης από τα πιο κάτω: ΠΟΜ 502 Υπολογιστική Μηχανική των Ρευστών ΜΜΥ 514 Υπολογιστική Ρευστοδυναμική ΜΜΥ 531 Υπολογιστικές Μέθοδοι ΜΜΥ 533 Οργανικά Φωτοβολταϊκά ΜΜΥ 536 Προχωρημένη Ρευστοδυναμική ΜΜΥ 537 Μηχανική Ηλιακής Ενέργειας ΜΜΥ 538 Φυσική Στερεάς Κατάστασης και Ενεργειακά Υλικά ΜΜΥ 539 Θερμοκινητική των Υλικών: Ενεργειακή Προσέγγιση ΜΜΥ 551 Σχεδιασμός Συστημάτων Διαχείρισης Υδρογονανθράκων ΜΜΥ 552 Προηγμένη Μηχανική Πετρελαίων και Ταμιευτήρων Σημείωση: Η Τμηματική Επιτροπή Μεταπτυχιακών Προγραμμάτων μπορεί να εγκρίνει και άλλα ειδικά μαθήματα, από τον ευρύτερο τομέα Ενεργειακών Συστημάτων/ Ενεργειακών Υλικών. γ) Ελεύθερη επιλογή 1 μαθήματος από το ΤΕΠΑΚ ή άλλο Πανεπιστήμιο, μετά από έγκριση από την Τμηματική Επιτροπή Μεταπτυχιακών Προγραμμάτων Ενδεικτικά μαθήματα: ΗΜΠ 545 Φωτονική (7 ECTS) ΕΤΠ 501 Ενεργειακή Διαχείριση και Αειφορία στο Αστικό Περιβάλλον (7 ECTS) ΕΤΠ 505 Θερμορευστοδυναμική (7 ECTS) ΕΤΠ 506 Παραγωγή και Χρήση Πετρελαιοειδών (7 ECTS) ΕΤΠ 531 Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (7 ECTS) ΕΤΠ 533 Διαχείριση Ενεργειακών Πόρων (7 ECTS) ΕΤΠ 534 Ενεργειακή Απόδοση και Ενεργειακός Έλεγχος (7 ECTS) ΕΤΠ 537 Σχεδιασμός Συστημάτων Αποθήκευσης Πετρελαιοειδών (7 ECTS) δ) Επιτυχής υποστήριξη διατριβής Μάστερ 5. Ενδεικτικό πρόγραμμα Μαθημάτων πλήρους φοίτησης ΦΘΙΝΟΠΩΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ (1ο) ΜΜΥ 501 Ειδικά Κεφάλαια Ανώτερων Μαθηματικών 6 ΜΜΥ 532 Προχωρημένη Θερμοδυναμική 6 ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ (2ο) Σύνολο 30 ΜΜΥ 580 Διατριβή Μάστερ 6 ΜΜΥ 504 Ερευνητικές Μέθοδοι 6 ΘΕΡΙΝΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ (μήνες Ιούνιος, Ιούλιος, Αύγουστος και Σεπτέμβριος) Σύνολο 30 ΜΜΥ 580 Διατριβή Μάστερ 30
Σημείωση: 1. Απαλλαγή ή εξαίρεση μπορεί να δοθεί το μέγιστο σε δύο μαθήματα (12 ECTS), υπό την προϋπόθεση ότι ο φοιτητής θα έχει προσκομίσει αποδεικτικά στοιχεία στα οποία να αποδεικνύεται ότι έχει παρακολουθήσει στο παρελθόν ισότιμα και αντίστοιχα μαθήματα σε μεταπτυχιακό επίπεδο. 2. Το Τμήμα δεν είναι υποχρεωμένο να προσφέρει όλα τα μαθήματα επιλογής σε κάθε εξάμηνο. 6. Περιγραφή των μεταπτυχιακών μαθημάτων που προσφέρονται από το Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών (Για τα μαθήματα που προσφέρονται από άλλα Τμήματα, δέστε τη σχετική προκήρυξη των Τμημάτων) ΜΜΥ 501 Ειδικά Κεφάλαια Ανώτερων Μαθηματικών (6 ECTS) Θέματα γενικής τοπολογίας και μαθηματικής ανάλυσης. Μιγαδική ανάλυση, σύμμορφες απεικονίσεις, ανάλυση ιδιάζουσας τιμής. Θέματα αφηρημένης άλγεβρας και αλγεβρικής και διαφορικής γεωμετρίας. Θέματα αριθμητικής γραμμικής άλγεβρας και αλγεβρικής θεωρίας γράφων. Κυρτά σύνολα, κυρτές συναρτήσεις, δυϊσμός και βελτιστοποίηση. Λογισμός των μεταβολών, αναγωγή σε κανονική μορφή. Μερικές διαφορικές εξισώσεις και προβλήματα συνοριακών τιμών, θεωρία δυναμικού. ΜΜΥ 504 Ερευνητικές Μέθοδοι (5 ECTS) Οι βασικοί στόχοι του μαθήματος είναι η υποστήριξη των φοιτητών στη διαδικασία εκπόνησης μεταπτυχιακών Διατριβών και στην συγγραφή επιστημονικών άρθρων καθώς και η προετοιμασία τους για τη σωστή εμπλοκή σε έργα με καινοτομικό ή ερευνητικό χαρακτήρα, και για τη συνέχιση των σπουδών τους σε διδακτορικό επίπεδο. Θα γίνουν διαλέξεις σε συγκεκριμένα θέματα μηχανολογίας και μηχανικής υλικών, καθώς και ατομικές εργασίες εμβάθυνσης και κριτικής ανάλυσης δημοσιεύσεων και υφιστάμενων λύσεων. Θέματα: Εισαγωγή στις μεθοδολογίες διεξαγωγής επιστημονικής έρευνας στη μηχανολογία και μηχανική υλικών. Παρουσίαση, μελέτη, και κριτική αξιολόγηση των πηγών πληροφοριών. Σημασία της κρίσης επιστημονικών άρθρων και σημασία των διαφόρων δεικτών μέτρησης του ερευνητικού και δημοσιευμένου έργου των επιστημόνων. Μεθοδολογία συγγραφής επιστημονικών άρθρων για συνέδρια και για επιστημονικά περιοδικά. Μεθοδολογία συγγραφής ερευνητικών προτάσεων. Μεθοδολογία συγγραφής επιστημονικών διατριβών. Παρακολούθηση σεμιναρίων από το προσωπικό του τμήματος σχετικών με τα ερευνητικά ενδιαφέροντα του κάθε φοιτητή/τριας. Άλλα θέματα που θα διδαχθούν περιλαμβάνουν την σχεδίαση πειραμάτων, την συλλογή δεδομένων, τις σχέση με τον επιβλέποντα καθηγητή και την διαχείριση του κινδύνου. ΜΜΥ 502 Προχωρημένη Δυναμική (6 ECTS) Κινηματική σημείου στο χώρο. Σχετικές κινήσεις. Κινητική σημειακής μάζας και συστήματος σημειακών μαζών. Κινηματική στερεού σώματος στο χώρο. Περιστροφές και προσανατολισμός στερεού σώματος στο χώρο. Εξισώσεις κίνησης στερεού σώματος με χρήση φορμαλισμών Newton/Euler. Έργο, ενέργεια, ορμή, στροφορμή και τα θεωρήματα διατήρησής τους στο τρισδιάστατο χώρο. Αρχή D Alembert και δυνατό έργο. Γενικευμένες συντεταγμένες. Εξισώσεις Lagrange. Αρχή Hamilton. Μέθοδος Kane. Μέθοδος Gibbs-Appel. Προσομοιώσεις. ΜΜΥ 503 Προχωρημένη Μηχανική Υλικών (6 ECTS) Θεμελιώδεις έννοιες μηχανικής υλικών υπό το πρίσμα του συνεχές μέσου. Έννοια της τάσης, τροπής και καταστατικές εξισώσεις για μέταλλα, πολυμερή, κεραμικά και σύνθετα. Παραδείγματα από τη θεωρία ελαστικότητας, πλαστικότητας και ιξώδους ελαστικότητας. Θερμικά φαινόμενα, φαινόμενα υπολειπόμενων τάσεων, κρουστική φόρτιση και φαινόμενα αστάθειας. Θραύση, κόπωση και ερπυσμός. Ακριβείς (αναλυτικές) και προσεγγιστικές λύσεις σε δοκούς, πλαίσια, άξονες, δοχεία, και σε άλλα δισδιάστατα και τρισδιάστατα συνοριακά προβλήματα. Ενεργειακές μέθοδοι. Παραδείγματα από τη μηχανολογική μηχανική και μηχανική υλικών. ΜΜΥ 514 Υπολογιστική Ρευστοδυναμική (6 ECTS) Η μηχανική των ρευστών μελετάται με τρείς μεθόδους: α) Θεωρητικά, β) Πειραματικά και γ) Υπολογιστικά (Computational Fluid Dynamics (CFD)). Το μάθημα αυτό έχει σαν σκοπό την μελέτη της ρευστομηχανικής με μεθόδους υπολογιστικής ρευστοδυναμικής. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος θα αποκτηθεί γνώση για επίλυση πρακτικών προβλημάτων ρευστοδυναμικής με την χρήση CFD. Η επίλυση τέτοιων προβλημάτων για την πρόβλεψη των πεδίων ροής επιτυγχάνεται με εργαλεία αριθμητικής ανάλυσης, όπου γίνεται επίλυση με διάφορες υπολογιστικές μεθόδους των εξισώσεων διατήρησης της μάζας, ορμής και ενέργειας. Στο μάθημα αυτό θα γίνει εκτεταμένη αναφορά στις υπολογιστικές μεθόδους που η χρήση τους οδηγεί στις λύσεις χρήση έτοιμων εμπορικών CFD πακέτων και κωδικών. ΜΜΥ 531 Υπολογιστικές Μέθοδοι (6 ECTS) Αδιαστασιοποίηση φυσικών μοντέλων. Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων. Πεπερασμένες διαφορές. Αριθμητική επίλυση συνήθων και μερικών διαφορικών εξισώσεων. Ασυμπτοτικές μέθοδοι. Μέθοδοι ευρέσεως ακρότατων και βελτιστοποίησης. Εφαρμογές σε: Προσομοιώσεις της δυναμικής συστημάτων πολλών σωματιδίων, Κλασσική μοριακή δυναμική, Υπολογισμούς ηλεκτρονικής δομής στερεών.
ΜΜΥ 532 Προχωρημένη Θερμοδυναμική (6 ECTS) Επισταμένη μελέτη του πρώτου και δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής, διαθέσιμο έργο/ισχύς, γενικές θερμοδυναμικές ιδιότητες και θερμοδυναμικές σχέσεις. Συγκεκριμένα θα διδαχτεί ο Πρώτος και Δεύτερος Νόμος της Θερμοδυναμικής (Ιστορική αναδρομή, Πρώτος νόμος, Κλειστό Σύστημα, Ανοικτό Σύστημα, Συνθήκες σταθερών συνθηκών με σταθερή ροή, Συνθήκες μη σταθερής ροής, Δεύτερος Νόμος, Εντροπία, Αντιστρεπτές διεργασίες), Θερμοδυναμικές ιδιότητες (Εξισώσεις Maxwell, Καταστατικές εξισώσεις, Ανάπτυξη θερμοδυναμικών πινάκων, Ιδιότητες πραγματικών αερίων) και Διαθέσιμο Έργο (Μέγιστο έργο, Αναντιστρεπτές διεργασίες). ΜΜΥ 533 Οργανικά Φωτοβολταϊκά (6 ECTS) Το μάθημα εστιάζεται στη σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων των υλικών, των μεθόδων επεξεργασίας τους και τη λειτουργία των συσκευών για την επίτευξη οργανικών φωτοβολταϊκών υψηλής επίδοσης. Οι οργανικοί ημιαγωγοί (πολυμερή και μικρά μόρια με ημιαγώγιμες ιδιότητες) παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον καθόσον αποτελούν νέα υλικά για ηλεκτρονικές και φωτονικές εφαρμογές. Τα οργανικά φωτοβολταϊκά (organic photovoltaics) αποτελούν μία ιδιαίτερα ενεργή περιοχή έρευνας, η οποία σκοπεύει στην αντιμετώπιση της ανάγκης για δραστική μείωση του κόστους των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Προκειμένου να επιτύχει η παραγωγή αποδοτικών φωτοβολταϊκών συσκευών, οι οποίες να βασίζονται σε οργανικούς ημιαγωγούς, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τόσο τη λειτουργία των συσκευών όσο και τις ιδιότητες των υλικών. ΜΜΥ 534 Ρομποτική (6 ECTS) Ρομποτικοί μηχανισμοί, βιομηχανικά ρομπότ, ρομποτικά συστήματα πεδίου και υπηρεσιών, συνεργαζόμενα συστήματα, μηολονομική συμπεριφορά. Κινηματική, πίνακες περιστροφής, ομογενείς μετασχηματισμοί, ευθεία κινηματική, αντίστροφη κινηματική. Διαφορική κινηματική, γεωμετρική Ιακωβιανή, ιδιόμορφα σημεία, ανάλυση πλεονασμού, αντίστροφη διαφορική κινηματική, αναλυτική Ιακωβιανή, στατική. Σχεδιασμός τροχιάς. Δυναμική: διατύπωση κατά Lagrange, ιδιότητες του δυναμικού μοντέλου, δυναμική αναγνώριση παραμέτρων, διατύπωση κατά Newton-Euler, ευθεία και αντίστροφη δυναμική, ελλειψοειδή χειριστών. Θεωρία Lyapunov, έλεγχος θέσης και ιχνηλάτηση τροχιάς, έλεγχος με περιορισμούς. Μη-ολονομική συμπεριφορά στα ρομποτικά συστήματα, ελεγξιμότητα και θεώρημα Frobenius, παραδείγματα μη-ολονομικών συστημάτων, δομή μη-ολονομικών συστημάτων. Σχεδιασμός κίνησης μη ολονομικών συστημάτων. Συναρτήσεις πλοήγησης. Συγχώνευση δεδομένων αισθητήρων, φίλτρα Kalman (KF, EKF, UKF), σωματιδίων. To Ρομποτικό Λειτουργικό Σύστημα ROS (Robotic Operating System). Προγραμματισμός Ρομπότ. ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ: Διαφορικές Εξισώσεις, Γραμμική Άλγεβρα, Δυναμικά Συστήματα, Μηχανοτρονική. ΜΜΥ 535 Προηγμένη Παραγωγή (6 ECTS) Εισαγωγή στην αυτοματοποίηση. Βιομηχανικά συστήματα ελέγχου. Εξοπλισμός ελέγχου λειτουργιών και αυτοματοποίησης (αισθητήρες και ενεργοποιητές). Βασικές αρχές της τεχνολογίας αριθμητικού ελέγχου (NC), αριθμητικός έλεγχος υπολογιστών (CNC), άμεσος αριθμητικός έλεγχος, (DNC). Εφαρμογές της μηχανικής NC, Ανάλυσης συστημάτων κίνησης και τοποθέτησης NC και προγραμματισμού NC. Εισαγωγή συστημάτων κατεργασίας, Σχεδιασμός με την βοήθεια υπολογιστή (CAD/CAE). Κατεργασία με τη βοήθεια υπολογιστή (CAM). Διαδικασίας οργάνωσης και προγραμματισμός με τη βοήθεια υπολογιστή, προσομοίωση υπολογιστών & διαδικασίες και συστήματα κατεργασίας. Ομαδοποίηση παραγωγικής διαδικασίας, παραγωγή με τη μέθοδο κατασκευαστικών κυττάρων, ευέλικτα συστήματα παραγωγής, μαθηματική μοντελοποίηση συστημάτων παραγωγής, Παραγωγικές διαδικασίες Just-in-time και Lean manufacturing. Κόστος παραγωγής και μείωση δαπανών. Αφαιρετικές διαδικασίες, προσθετικές διαδικασίες, εικονική προτυποποίηση, άμεση κατασκευή και γρήγορη κατασκευή εργαλείων. Οι φοιτητές συμπληρώνουν και επιδεικνύουν έλεγχο μίας πειραματικής διεργασίας στο εργαστήριο, όπως σταθμό επιθεώρησης εξαρτημάτων, ρομποτικό κύτταρο, θερμικό έλεγχο συγκόλλησης με υπέρυθρη ανάδραση ή αυτόματη συναρμολόγηση με τεχνητή όραση. Επίσης, θα πρέπει να παρουσιαστεί από τους φοιτητές πλήρης μελέτη και πραγματικός σχεδιασμός ενός αυτοματοποιημένου εργοστασίου, π.χ. αρτοποιείου. ΜΜΥ 536 Προχωρημένη Ρευστοδυναμική (6 ECTS) Ιδανική και πραγματική ροή. Εξισώσεις κίνησης συμπιεστού ρευστού με ιξώδες (εξισώσεις Navier-Stokes). Ακριβείς λύσεις των εξισώσεων Navier-Stokes. Γενικές εξισώσεις στρωτών οριακών στρωμάτων. Ακριβείς λύσεις σε δισδιάστατη μορφή. Αστρόβιλη ροή. Εξισώσεις Euler. Ροϊκή συνάρτηση. Δυναμικό ταχύτητας. Εισαγωγή στη τυρβώδη ροή. Μοντέλα τυρβώδους ροής. ΜΜΥ 537 Μηχανική Ηλιακής Ενέργειας (6 ECTS) Εισαγωγή στο θέμα που περιλαμβάνει γενικά θέματα χρήσης ενέργειας, επιπτώσεις στο περιβάλλον, σύντομη ιστορική αναδρομή και άλλα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας εκτός της ηλιακής (βιομάζα, γεωθερμία, υδρογόνο, κυματική ενέργεια και κυψέλες καυσίμου). Ηλιακό δυναμικό που περιλαμβάνει ηλιακή γεωμετρία, διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία σε οριζόντιες και κεκλιμένες επιφάνειες. Συλλέκτες ηλιακής ενέργειας (είδη, χαρακτηριστικά, σχεδιασμός, βελτιστοποίηση). Παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, θέρμανση και ψύξη χώρων με ηλιακή ενέργεια (αρχή λειτουργίας, συστήματα συλλογής και αποθήκευσης, διανομή θερμότητας, είδη συστημάτων, σχεδιασμός). Ηλιοθερμικά συστήματα παραγωγής ενέργειας. Συστήματα αφαλάτωσης με ηλιακή ενέργεια. Σχεδιασμός μοντελοποίηση και προσομοίωση ηλιακών συστημάτων. Σχεδιασμός παθητικών ηλιακών συστημάτων για κτήρια (υπολογισμός σκίασης, κέρδη από παράθυρα, θερμική μάζα, συστήματα δραστικής συλλογής και παθητικής αποθήκευσης). Βιομηχανικές εφαρμογές (παραγωγή ατμού με ηλιακή ενέργεια, συστήματα νερού και αέρα, ηλιακή ξήρανση, θερμοκήπια). Αιολική ενέργεια (ανεμογεννήτριες, απόδοση, σχεδιασμός). Οικονομική ανάλυση συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. ΜΜΥ 538 Φυσική Στερεάς Κατάστασης και Ενεργειακά Υλικά (6 ECTS)
(α) Ατομική δομή κρυστάλλων είδη κρυσταλλικού δεσμού, (β) Η μονοσωματιδιακή προσέγγιση στο ηλεκτρονιακό πρόβλημα (η βασική χαμιλτωνιανή του στερεού αδιαβατική προσέγγιση Born-Oppenheimer, η προσέγγιση Hartree-Fock εφαρμογή στα ελεύθερα ηλεκτρόνια, Θεωρία Συναρτησοειδούς της Πυκνότητας DFT, θωράκιση Thomas-Fermi, το ιοντικό δυναμικό ψευδοδυναμικό), (γ) Ηλεκτρόνια σε κρυσταλλικό δυναμικό (περιοδικότητα, καταστάσεις Bloch, χώρος k, ζώνες Brillouin, δυναμική ηλεκτρονίων), (δ) Ηλεκτρονική δομή (band structure) στερεών η προσέγγιση ισχυρής δέσμευσης (tight binding) και εφαρμογές άλλες μέθοδοι και εφαρμογές, (ε) Εφαρμογές θεωρίας ζωνών (πυκνότητα καταστάσεων, οπτικές διεγέρσεις, διηλεκτρική συνάρτηση απορρόφηση εκπομπή αγωγιμότητα, εξιτόνια), (στ) Ταλαντώσεις πλέγματος (δυναμική πλέγματος-φωνόνια, παραδείγματα, ειδική θερμότητα πλέγματος, μοντέλο Debye, θερμική διαστολή-αναρμονικότητα, σκέδαση φωνονίων), (ζ) Μαγνητισμός στα στερεά (μαγνητική συμπεριφορά μονωτών και μετάλλων, μοντέλο Heisenberg, μαγνητική τάξη στα υλικά, κλασσικό και κβαντικό φαινόμενο Hall), (η) Υπεραγωγιμότητα (θεωρία BCS, υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας), (θ) Σημειακές ατέλειες (ενδογενείς, εξωγενείς, εμπλουτισμός στους ημιαγωγούς, η επαφή p-n, η επαφή μετάλλου-ημιαγωγού). ΜΜΥ 539 Θερμοκινητική των Υλικών: Ενεργειακή Προσέγγιση (6 ECTS) Μελέτη συστημάτων σε σχέση με το ενεργειακό τους περιεχόμενο, τη δυνατότητα ενεργειακής αξιοποίησης, το βαθμό υποβάθμισης και την παραγωγή θερμότητας. Απελευθέρωση ή αποθήκευση θερμότητας μέσω μεταβολών της στερεάς κατάστασης ισορροπίας, αλληλεπιδράσεις που περιλαμβάνουν αέρια στην παρουσία ή όχι συμπυκνωμένων φάσεων, διάγραμμα Ellingham για επιλεγμένα οξείδια, αντίδραση ισορροπίας σε συστήματα που περιέχουν στοιχεία σε συμπυκνωμένο διάλυμα, βασικές έννοιες κινητικών φαινομένων, αλληλεπίδραση μεταξύ των κινητήριων θερμοδυναμικών και κινητικών δυνάμεων στον καθορισμό του σχηματισμού μικροδομών πραγματικών υλικών για σκοπούς ελεγχόμενης και αναστρέψιμης μεταφοράς και αποθήκευσης ενέργειας. ΜΜΥ 551 Σχεδιασμός Συστημάτων Διαχείρισης Υδρογονανθράκων (6 ECTS) Καταστατικές εξισώσεις και φυσικές ιδιότητες συστημάτων υδρογονανθράκων. Ιδιότητες μιγμάτων υδρογονανθράκων. Ροή μονοφασικών υδρογονανθράκων σε αέρια και υγρή μορφή. Πολυφασική ροή. Αστάθειες στις ροές. Δυνάμεις από θαλάσσια κύματα. Εισαγωγή στη μηχανική και γεωλογία υδρογονανθράκων. Βασικές αρχές στο σχεδιασμό γεωτρήσεων. Εκτέλεση γεωτρήσεων. υπεράκτια συστήματα ανεύρεσης, εξόρυξης και παραγωγής υδρογονανθράκων. Καταπονήσεις σε υπεράκτια συστήματα υδρογονανθράκων. Σχεδιασμός συστημάτων αφαίρεσης ύδατος/υγρασίας, CO2 και H2S. Σχεδιασμός συστημάτων αποθήκευσης υδρογονανθράκων. Σχεδιασμός συστημάτων επισκόπησης και ελέγχου υδρογονανθράκων. ΜΜΥ 552 Προηγμένη Μηχανική Πετρελαίων και Ταμιευτήρων (6 ECTS) Εισαγωγή στην Εξόρυξη Χερσαίων και Υποθαλάσσιων Γεωτρήσεων (Introduction to Land and Offshore Drilling): Εισαγωγή στη εξόρυξη χερσαίων και υποθαλάσσιων γεωτρήσεων, είδη γεωτρύπανων, είδη θαλάσσιων εξέδρων πετρελαίου. Μηχανική Πετρελαίων (Petroleum Engineering): Εξοπλισμός εξόρυξης πετρελαίων, θωράκιση γεώτρησης, drill collars, διατρητικά εργαλεία, κάθετη γεώτρηση, κατευθυνόμενη γεώτρηση, οριζόντια γεώτρηση, έλεγχος απόκλισης, διατρητικά ρευστά, αποφυγή απότομης εκτόνωσης (bow-out and blow-out preventers), επίλυση προβλημάτων, διύλιση/επεξεργασία ακατέργαστων πετρελαίων, παραφινικοί ναφθενικοί αρωματικοί και ασφαλτικοί υδρογονάνθρακες, περιεχτικότατα ακατέργαστου πετρελαίου σε ξένες ουσίες, παράγωγα ακατέργαστου πετρελαίου, ταξινόμηση πετρελαίων, παράμετροι χαρακτηρισμού ακατέργαστου πετρελαίου, δείκτης συσχετισμού (correlation index), διαδικασίες διύλισης ακατέργαστου πετρελαίου, διαχωρισμός (separation), μετατροπή πετρελαίων (petroleum conversion), κατεργασία πετρελαίων (petroleum treatment), πρώτη υλη τροφοδοσίας (feed-stock and product handling), προ-κατεργασία ακατέργαστου πετρελαίου-αφαλάτωση (crude oil pretreatment-desalting). Μηχανική Ταμιευτήρων (Reservoir Engineering): Εισαγωγή στη μηχανική ταμιευτήρων, πως δημιουργήθηκαν οι υδρογονάνθρακες, είδη πετρωμάτων, θερμοκρασία και πίεση ταμιευτήρα, φύση ρευστών ταμιευτήρα, χαρακτηριστικά ταμιευτικών πτερωμάτων, πορώδες ταμιευτικού πετρώματος, διαπερατότητα ταμιευτικού πετρώματος, ενεργός και σχετική διαπερατότητα, ιδιότητες ρευστών ταμιευτήρα, ογκομετρική συμπεριφορά και διαγράμματα φάσεων, πετρέλαιο (black oil), συμπυκνώματα αερίου, βρεγμένο αέριο (wet gas), ξηρό αέριο (dry gas), μετρήσεις και πρόρρηση ιδιοτήτων ρευστών ταμιευτήρα, ιδανικά αέρια, μή ιδανικά αέρια ή πραγματικά αέρια, ταμιευτήρας σημείου φυσαλίδας ή ταμιευτήρας διαλύματος αερίου, ταμιευτήρας σημείου δρόσου ή παλινδρομικής συμπύκνωσης, μονοφασικός ταμιευτήρας, πρόρρηση αρχικών αποθεμάτων αερίου, παραγωγή/διαχωρισμός αερίου, υποκορεσμένοι ταμιευτήρες πετρελαίου, συμπιεστότητα ταμιευτικού πτερώματος και ρευστών ταμιευτήρα, εισροή νερού στον ταμιευτήρα, μέθοδοι παράγωγης, με ογκομετρική εκτόνωση, με εισροή/εισπίεση νερού, με διαχωρισμό/εκτόνωση αερίου, πρόρρηση αρχικών αποθεμάτων πετρελαίου και αερίου, Εξίσωση ισοζυγίου μάζας (material balance equation). Οικονομική Αξιολόγηση Πετρελαίων (Petroleum Economics Evaluation): Σκοπός αξιολόγησης, παράμετροι που επηρεάζουν την αξιολόγηση, οικονομικά διύλισης, οικονομικά μεταφοράς, οικονομικά παραγωγής με αδειοδότηση, ρόλος ανεξάρτητων εταιρειών εκμετάλλευσης, δομή τιμολόγησης πετρελαίων..