Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Ελληνικό Μεσογειακό Πανεπιστήμιο

Ηλιακή Ακτινοβολία και Εφαρμογές

  
Το μάθημα αυτό παρουσιάζει έννοιες και τεχνολογίες σχετικά με την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας μέσω της αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας. Για το σκοπό αυτό, το μάθημα χωρίζεται σε τρεις ενότητες, στην Ηλιακή Γεωμετρία – Ακτινοβολίας, στις τεχνολογίες αξιοποίησης ηλιακής ακτινοβολίας για άμεση παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και στις τεχνολογίες αξιοποίησης ηλιακής ακτινοβολίας για άμεση παραγωγή θερμότητας.
 
Στην πρώτη ενότητα παρουσιάζονται και αναλύονται οι βασικές έννοιες που διέπουν την Ηλιακή Γεωμετρία, όπως οι βασικές γωνίες που καθορίζουν και χαρακτηρίζουν την τροχιά του ήλιου στον ορίζοντα (απόκλιση ηλίου, ωριαία γωνία, ώρα ανατολής και δύσης, ηλιακό ύψος, αζιμούθιο ηλίου), οι έννοιες ηλιακού και πολιτικού χρόνου, το αζιμούθιο επιφάνειας και υπολογίζεται τελικά η γωνία πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας σε επιφάνεια. Δίνονται επίσης οι βασικές σχέσεις που χαρακτηρίζουν την ηλιακή ακτινοβολία, όπως οι τρεις βασικές συνιστώσες της (άμεση, διάχυτη, ανακλώμενη) και παρουσιάζονται εμπειρικές μέθοδοι εκτίμησης της διαθέσιμης ακτινοβολίας σε μία γεωγραφική θέση και της προσπίπτουσας επί επιφάνειας.
 
Στην ενότητα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας απευθείας από ηλιακή ακτινοβολία, παρουσιάζονται οι διάφορες τεχνολογίες φωτοβολταϊκών συστημάτων. Αναλύεται το φωτοχημικό φαινόμενο, δίνονται βασικές τεχνολογικές έννοιες της παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος από φωτοβολταϊκά πλαίσια, αναλύεται η βασική διάταξη – δομή και η διαδικασία σύνθεσης ενός φωτοβολταϊκού σταθμού και παρουσιάζεται το μαθηματικό υπόβαθρο, με την αριθμητική – υπολογιστική εφαρμογή του, για τον υπολογισμό της παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος από φωτοβολταϊκά πλαίσια.
 
Τέλος, στην ενότητα παραγωγής θερμότητας από ηλιακή ακτινοβολία δίνονται οι διάφορες διαθέσιμες τεχνολογίες ηλιακών συλλεκτών (ανοιχτού τύπου, επίπεδοι επιλεκτικοί, σωλήνες κενού και παραβολικά κάτοπτρα) και παρουσιάζονται τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά τους. Δίνεται επίσης το αναλυτικό μαθηματικό υπόβαθρο υπολογισμού της παραγωγής θερμότητας από ηλιακούς συλλέκτες και η αριθμητική μεθοδολογία εφαρμογής του. Παρουσιάζονται ενδεικτικές εφαρμογές των διαθέσιμων τεχνολογιών ηλιακών συλλεκτών (παραγωγή ζεστού νερού, θέρμανση χώρων, βιομηχανικές χρήσεις, παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος μέσω ηλιοθερμικών σταθμών).
 
Το μάθημα ολοκληρώνεται με εργαστηριακές ασκήσεις πάνω στα ανωτέρω τρία διακριτά αντικείμενα.
  
Απαιτούμενες γνώσεις: Μετάδοση Θερμότητας Ι και ΙΙ, Αναλυτική Γεωμετρία, Πληροφορική για Μηχανικούς, Θερμοδυναμική.