Μαθήματα
Γενικά στοιχεία
Αυτοτελείς δραστηριότητες (ώρες/εβδ.)
Άλλα γενικά στοιχεία
Μαθησιακά αποτελέσματα
Σκοπός του μαθήματος είναι να διδάξει τους σπουδαστές τα βασικά στοιχεία σχετικά με την τεχνολογία των μπαταριών. Στο μάθημα καλύπτονται τα κυριότερα είδη μπαταρίας, η αρχή λειτουργίας, η εξέλιξή τους και οι εφαρμογές. Επίσης καλύπτονται θέματα που αφορούν στη διαχείριση των μπαταριών μετά τη χρήση τους. Πιο συγκεκριμένα, με την ολοκλήρωση αυτού του μαθήματος, κάθε σπουδαστής θα είναι σε θέση να:
- Περιγράφει τα κυριότερα συστήματα μπαταριών και το ρόλο τους στο ενεργειακό σύστημα ως καταναλωτικά προϊόντα
- Γνωρίζει τα κυριότερα είδη μπαταριών με τις αντίστοιχες εφαρμογές τους
- Υπολογίζει τα ενεργειακά και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των μπαταριών και να εκτελεί σχετικές μετρήσεις
- Αναλύει τις καμπύλες φόρτισης/εκφόρτισης για τους συνηθέστερους τύπους επαναφορτιζόμενων μπαταριών
- Ερμηνεύει έννοιες που περιγράφουν την απόδοση της μπαταρίας (SOC, SOH κ.λπ.)
- Αξιολογεί τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των διαφόρων συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας στο πλαίσιο διαφορετικών εφαρμογών αποθήκευσης ενέργειας.
- Να μοντελοποιεί τις μπαταρίες με διαφορετικά μοντέλα προσομοίωσης
- Να σχεδιάζει συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση μπαταριών (διαστασιολόγηση συσσωρευτών, επιλογή τάσης λειτουργίας συστήματος, ac/dc δίκτυα, μετατροπείς, φορτιστές κ.α.)
- Έχει εικόνα του κόστους των συσσωρευτών και της οικονομικής λειτουργίας των συστημάτων συσσωρευτών
- Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
- Λήψη αποφάσεων
- Αυτόνομη εργασία
- Ομαδική εργασία
Περιεχόμενο μαθήματος
Το περιεχόμενο του μαθήματος συνοψίζεται ως εξής:
Αρχές λειτουργίας συσσωρευτών
- Θεωρία λειτουργίας, κατασκευές ηλεκτροδίων, κυψελών και συστοιχιών, κυψέλη μπαταρίας, μονάδες και συστοιχίες μπαταριών
Αναγνώριση βασικών ενεργειακών και ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των συσσωρευτών
- χωρητικότητα συσσωρευτών, τάση, ρεύμα, SOC, SOH κ.ο.κ.
- μετρήσεις σε συσσωρευτές
- βασικές χαρακτηριστικές καμπύλες λειτουργίας, βάθος εκφόρτισης, κύκλοι φόρτισης/εκφόρτισης κλπ.
Είδη συσσωρευτών – βασικές τεχνολογίες – πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα κάθε τύπου
- Μπαταρίες ιόντων λιθίου: Li-polymer, Μπαταρίες στερεάς κατάστασης και μελλοντικές εξελίξεις, Μπαταρίες Li-S, Μπαταρίες Li-Air
- Άλλα είδη μπαταριών: μπαταρίες λιθίου-νατρίου, μπαταρίες μαγνησίου, μπαταρίες αλουμινίου μπαταρίες πυριτίου
- Μπαταρίες νικελίου υδριδίου μετάλλου: προηγμένες μπαταρίες Ni-MH στον τομέα μεταφορών, μελλοντικές προοπτικές μπαταριών Ni-MH
- Μπαταρίες μολύβδου-οξέος: οριζόντιες μπαταρίες συσσωρευτών μολύβδου, κυλινδρικές μπαταρίες Pb-Acid έναντι συστήματος επίπεδης πλάκας, εφαρμογές.
- Μπαταρίες υψηλής θερμοκρασίας για εφαρμογές εφεδρείας: μπαταρίες Zebra, μπαταρίες χλωριούχου νατρίου, μπαταρίες Li-S.
- Μπαταρίες ροής: μπαταρίες βαναδίου και σιδήρου, εφαρμογές σε μεγάλη κλίμακα, μπαταρίες ημι-ρευστών
- Μπαταρίες Ni-υδρογόνου: αρχή λειτουργίας, εφαρμογές
Εφαρμογές συσσωρευτών
- καταλληλότητα συσσωρευτών ανά εφαρμογή
Μοντελοποίηση συσσωρευτών
- κυκλωματικά ισοδύναμα για την μελέτη των συμπεριφοράς των συσσωρευτών, μοντέλα προσομοίωσης
Σχεδίαση συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας με συσσωρευτές
- Διαστασιολόγηση συσσωρευτών
- σχεδίαση συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας με συσσωρευτές (επιλογή τάσης λειτουργίας συστήματος, ac/dc ηλεκτρικά δίκτυα, μετατροπείς ισχύος, φορτιστές συσσωρευτών)
Οικονομική λειτουργία συσσωρευτών
- Βέλτιστος προγραμματισμός λειτουργείας συσσωρευτών
Οικονομία και Αγορά
- Κόστος συστημάτων συσσωρευτών
- παγκόσμια ζήτηση για συστήματα συσσωρευτών, διεθνείς αγορές
Θεσμικό πλαίσιο εγκατάστασης και λειτουργίας συστημάτων συσσωρευτών
Τεχνολογίες ανακύκλωσης μπαταριών
Πτυχές ασφαλείας μπαταριών
Διδακtικές και μαθησιακές μέθοδοι
- Χρήση της ηλεκτρονικής πλατφόρμας ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης “Open eClass” του πανεπιστημίου (http://eclass.uth.gr).
- Εν εξελίξει αναβάθμιση στην πλατφόρμα ανοιχτών μαθημάτων του πανεπιστημίου.
Οργάνωση διδασκαλίας (ώρες/εξάμηνο)
Αξιολόγηση φοιτητών
Τα παρακάτω χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των φοιτητών (με κατάλληλα βάρη):
- Τελική Γραπτή Εξέταση:
- Επίλυση προβλημάτων.
- Ερωτήσεις σύντομης απάντησης.
- Γραπτή Εξέταση Προόδου:
- Επίλυση προβλημάτων.
- Ερωτήσεις σύντομης απάντησης.
- Εργασία στο Σπίτι:
- Επίλυση προβλημάτων.
- Ερωτήσεις σύντομης απάντησης.