Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα γνωρίζουν τις βασικές έννοιες και αρχές θερμοδυναμικής και τους θερμοδυναμικούς κύκλους που απαντώνται στην ηλεκτροπαραγωγή. Θα είναι σε θέση να λύσουν προβλήματα μεταφοράς θερμότητας για κανονικές γεωμετρίες που υπόκεινται σε διαφορετικούς τύπους οριακών συνθηκών, να κατανοήσουν, να μοντελοποιήσουν και να χρησιμοποιήσουν αναλυτικές και αριθμητικές τεχνικές για την επίλυση προβλημάτων μετάδοσης θερμότητας. Βασικές αρχές της δυναμικής ρευστών, εξισώσεις Navier-Stokes, οριακό στρώμα και η προσομοίωση και ανάλυση διαστάσεων καλύπτονται επίσης στο μάθημα.

Οι αγορές ενέργειας, τις τελευταίες δεκαετίες, είναι από τις πιο δυναμικές της παγκόσμιας οικονομίας, καθώς πέρασαν από τη βαρύτατη ρύθμιση στην απελευθέρωση. Οι επενδύσεις στο ενεργειακό σύστημα αξιολογούνται με τα εργαλεία και τα μοντέλα της χρηματοοικονομικής θεωρίας. Το συγκεκριμένο μάθημα εξοικειώνει τους φοιτητές με μερικές από τις ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους αξιολόγησης ενεργειακών επενδύσεων, αναπτύσσει βήμα-βήμα εργαλεία συγκριτικής αποτίμησης εναλλακτικών ενεργειακών σχεδίων με βάση τα οικονομικά τους στοιχεία και αναλύει την ευαισθησία τους σε επιμέρους παραμέτρους αξιολόγησης. Χρησιμοποιούνται συγκεκριμένα παραδείγματα (σε μορφή υπολογιστικών φύλλων τύπου -  Excel) για την αξιολόγηση ενεργειακών σχεδίων ΑΠΕ.

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα (Φ/Β) μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρισμό. Το μάθημα  καλύπτει τους τομείς της ηλιακής ακτινοβολίας, των εξαρτημάτων των Φ/Β και των λειτουργιών τους, διαστασιολόγηση, ηλιακά θερμικά και υβριδικά συστήματα, διασύνδεση Φ/Β εγκαταστάσεων μεγάλης κλίμακας στο ενεργειακό δίκτυο. Συγκεκριμένα θέματα που καλύπτονται, περιλαμβάνουν επιλογή τοποθεσίας, επιλογή τεχνολογίας Φ/Β, μέγεθος φωτοβολταϊκής μονάδας, σύνδεση φωτοβολταϊκών μονάδων, σχεδιασμό υποσταθμού ηλιακής ενέργειας κ.λπ. Στο δεύτερο μέρος του μαθήματος καλύπτεται η μετατροπή της βιομάζας σε ενέργεια μέσω διαφόρων διεργασιών, όπως άμεση καύση, θερμοχημική μετατροπή (πυρόλυση, αεριοποίηση) και βιολογική μετατροπή. Παρουσιάζονται επίσης αρχές και τεχνολογίες γεωθερμικής ενέργειας (γεωθερμικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας) και εφαρμογές όπως η τηλεθέρμανση, γεωθερμικές αντλίες θερμότητας, και θερμοκήπια.

Η αιολική ενέργεια είναι μια από τις παλαιότερες πηγές ενέργειας που εκμεταλλεύτηκε ο άνθρωπος. Το συγκεκριμένο module παρέχει μια λεπτομερή επισκόπηση των θεμάτων που είναι θεμελιώδη για την κατανόηση της μετατροπής της αιολικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια και τη χρήσης της από τη μετεωρολογία έως και πολλούς τομείς της μηχανικής, όπως αρχές αεροδυναμικής, υλικά και εξαρτήματα ανεμογεννητριών, έλεγχοι αιολικών συστημάτων. Στο ίδιο μάθημα εξετάζεται, επίσης, η ηλεκτροπαραγωγή από μικρά υδροηλεκτρικά έργα (τυπικά από 500KW έως 2,5-5MW), τα οποία στην Ελλάδα αλλά και διεθνώς προσφέρουν ένα ιδιαίτερα αξιόλογο δυναμικό ηλεκτροπαραγωγής, κυρίως σε τοπικό επίπεδο. Το ενδιαφέρον εστιάζεται στα λεγόμενα «run-of-the-river» έργα, τα οποία, σε αντίθεση με τα μεγάλης κλίμακας υδροηλεκτρικά έργα, δεν απαιτούν μεγάλα φράγματα και αντλιοταμίευση. Η ενότητα εισάγει τις βασικές έννοιες της υδρολογίας για την υδροηλεκτρική ενέργεια και παρουσιάζει τις βασικές αρχές του σχεδιασμού έργων, της επιλογής τοποθεσίας (εκτίμηση δυναμικού υδροηλεκτρικής ενέργειας) και του σχεδιασμού SHPP.

Το μάθημα χρησιμεύει ως ευρεία επισκόπηση του ηλεκτρικού συστήματος, εντός του οποίου, άλλωστε, ολοκληρώνονται οι διάφορες μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με ΑΠΕ. Καλύπτει ένα σημαντικό εύρος θεμάτων που αφορούν την παραγωγή, την μεταφορά και την διανομή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι φοιτητές εξοικειώνονται με πολλές από τις σημαντικές τεχνολογικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρισμού (ηλεκτρικές μηχανές παραγωγής ισχύος), και τις σημαντικότερες κατηγορίες μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην κατανόηση των αρχών και του τρόπου λειτουργίας των σύγχρονων μονάδων συνδυασμένου κύκλου και των μονάδων συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας. Γίνεται εκτεταμένη αναφορά στα υποσυστήματα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ισχύος και εισάγονται τα κρίσιμα για την ολοκλήρωση των ΑΠΕ ζητήματα της ευστάθειας και της αξιοπιστίας δικτύου. Κατανοείται η καμπύλη φορτίου και αναλύονται οι τρόποι με τους οποίους ένα ηλεκτρικό σύστημα σχεδιάζεται και λειτουργεί, προκειμένου να ανταποκρίνεται βέλτιστα και αξιόπιστα στις διακυμάνσεις της ζήτησης. Εισάγονται τα «έξυπνα» ηλεκτρικά δίκτυα διπλής κατεύθυνσης και τα ζητήματα βελτιστοποίησης σε «πραγματικό χρόνο». Επίσης, γίνεται εισαγωγή στις μεθόδους και τις τεχνολογίες αποθήκευσης (ηλεκτρικής) ενέργειας, κυρίως μάλιστα στις εξελίξεις στον κρίσιμο τομέα της συσσώρευσης (μπαταρίες), το οποίο βρίσκεται στην κορυφή του παγκόσμιου επιστημονικού, τεχνολογικού αλλά και επιχειρηματικού ενδιαφέροντος, καθώς οι ΑΠΕ και η ηλεκτροκίνηση στις μεταφορές αναμένεται να διεισδύουν δυναμικά στο ενεργειακό σύστημα.

Η αποτελεσματική χρήση ενέργειας εναρμονίζεται απόλυτα με τη χρήση ανανεώσιμων πηγών. Για πολλούς λόγους, το δομημένο περιβάλλον είναι ιδανικός υποψήφιος για παρεμβάσεις και στις δύο κατευθύνσεις. Τα ανακαινισμένα κτίρια πρέπει να εξοικονομήσουν ενέργεια και να μειώσουν ουσιαστικά τις εκπομπές ρύπων. Είτε επιδιώκεται η ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας στο κέλυφος του κτηρίου, αποφεύγοντας τις θερμικές γέφυρες και ενισχύοντας τη στεγανότητα, είτε εγκαθίσταται φωτισμός χαμηλής κατανάλωσης ή χρησιμοποιείται ενεργειακά αποδοτικός εξοπλισμός HVAC, κ.λπ. η σημερινή πρόκληση είναι πώς να «πληρούνται νέα τεχνικά πρότυπα, με συμμόρφωση σε αυστηρότερες νομοθετικές απαιτήσεις και αυξημένη ευαισθητοποίηση σε περιβαλλοντικά θέματα». Το μάθημα στοχεύει στη συστηματική παρουσίαση σύγχρονων προσεγγίσεων για την ενεργειακή και οικονομική απόδοση των υφιστάμενων κτιρίων. Περιγράφει υλικά, αναπτύσσει θέματα τεχνολογιών και προτείνει τεχνικές βελτιστοποίησης, μέσω διαλέξεων και προσεκτικά επιλεγμένων περιπτωσιολογικών μελετών. Παρέχει λίστες ελέγχου, μεθοδολογίες και πρακτικά εργαλεία για τη διευκόλυνση της εργασίας του μηχανικού.

Σχεδιασμός θεμελίωσης και πύργου ανεμογεννητριών. Σχεδιασμός δομών στήριξης υπεράκτιων ανεμογεννητριών. Έρευνα, σχεδιασμός, κατασκευή και εγκατάσταση, και συντήρηση φωτοβολταϊκών πάρκων. Φ/Β και το δομημένο περιβάλλον.

Το συγκεκριμένο module καλύπτει όλη την σημαντική θεματολογία που αφορά την παραγωγή, αποθήκευση, διανομή και τελική χρήση του υδρογόνου στους τομείς της ενέργειας, της βιομηχανίας, των μεταφορών και των κτιρίων.

Το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη, ως καύσιμο ή ως φορέας ενέργειας και ως μέσο αποθήκευσης ενέργειας· έχει πολλές δυνητικές εφαρμογές στους τομείς της βιομηχανίας, των μεταφορών, της ενέργειας και των κτιρίων. Το σημαντικότερο είναι ότι δεν εκπέμπει CO2 και κατά τη χρήση του εκλύονται σχεδόν μηδενικοί ατμοσφαιρικοί ρύποι. Ως εκ τούτου, αποτελεί σημαντικό τμήμα της λύσης για την επίτευξη του στόχου της Ευρωπαϊκής Πράσινης Συμφωνίας για κλιματική ουδετερότητα έως το 2050. Το υδρογόνο μπορεί να συμβάλει στην απανθρακοποίηση των βιομηχανικών διεργασιών και των οικονομικών τομέων στους οποίους η μείωση των ανθρακούχων εκπομπών είναι επείγουσα και δύσκολα επιτεύξιμη. Σήμερα, η ποσότητα υδρογόνου που χρησιμοποιείται στην ΕΕ παραμένει περιορισμένη και το υδρογόνο παράγεται κατά κύριο λόγο από ορυκτά καύσιμα. Στόχος της στρατηγικής είναι, αφενός, η απανθρακοποίηση της παραγωγής υδρογόνου –η οποία καθίσταται δυνατή χάρη στην ταχεία μείωση του κόστους των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και την επιτάχυνση των τεχνολογικών εξελίξεων– και, αφετέρου, η επέκταση της χρήσης του υδρογόνου σε τομείς στους οποίους μπορεί να αντικαταστήσει τα ορυκτά καύσιμα.

Independent Scholarship/ Dissertation in Renewable & Sustainable Energy Systems: To μάθημα αποτελεί ουσιαστικό και αναπόσπαστο μέρος του προγράμματος, που οδηγεί στο μεταπτυχιακό δίπλωμα MSc Renewable Energy Engineering. Οι φοιτητές θα ολοκληρώσουν την έρευνα τους σε θέμα ειδικού ενδιαφέροντός τους, αποδεικνύοντας την ικανότητά τους για τη δημιουργία μια ενδιαφέρουσας ερευνητικής πρότασης και της εφαρμογής των γνώσεων τους σε ένα ατομικό project υπό την καθοδήγηση των διδασκόντων καθηγητών τους.