ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΕΣ ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΤΗΝ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΕΣ ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΤΗΝ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1) Θερμικοί ηλιακοί συλλέκτες και φωτοβολταϊκά κτιρίων 2) Εφαρμογή τριχοειδούς αντλίας 3) Ενέργεια από «έξυπνα» παράθυρα 4) «Ομπρέλα» ενεργειακής αυτονομίας 5) Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φ/β για τροφοδοσία γεωργικής μονάδας άντλησης νερού 6) Θέρμανση θερμοκηπίων με Υπέρυθρη Ακτινοβολία 7) Ενέργεια από αγροκτηνοτροφικά απόβλητα 8) Φωτοστοιχείο Καυσίμου 9) Βιοκαύσιμα από επεξεργασία λυμάτων 10) Μικροφύκη για παραγωγή βιοκαυσίμων

Θερμικοί ηλιακοί συλλέκτες και φωτοβολταϊκά κτιρίων Οι επιστήμονες  προτείνουν μέθοδο βελτίωσης της αποδιδόμενης ενέργειας από θερμικούς ηλιακούς συλλέκτες και φωτοβολταϊκά, που συνίσταται στην προσθήκη ανακλαστήρων ηλιακής ακτινοβολίας, οι οποίοι προσθέτουν ενέργεια στις ηλιακές συσκευές με αποτέλεσμα την αυξημένη αποδιδόμενη ενέργεια. Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί στις θερμοσιφωνικές συσκευές ζεστού νερού, στις εγκαταστάσεις Κεντρικών Θερμικών Ηλιακών Συστημάτων καθώς επίσης και στις εγκαταστάσεις Φωτοβολταϊκών και υβριδικών ΦΒ/Θ Συστημάτων στα κτήρια.

Εφαρμογή τριχοειδούς αντλίας Ύστερα από πειράματα ο παραβολικός συλλέκτης επέτρεψε την συγκέντρωση ικανού θερμικού φορτίου για τη λειτουργία του κυκλώματός της πειραματικής εγκατάστασης αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια. Τα περιθώρια διερεύνησης της αξιοποίησης της τριχοειδούς αντλίας σε εφαρμογές εστιασμένες στις ανάγκες του ευρύτερου καταναλωτικού κοινού μοιάζουν μεγάλα, καθώς είναι μια τεχνολογική λύση που επιτρέπει σημαντική εξοικονόμηση πόρων, οικονομικών και ενεργειακών, αλλά και την τοποθέτηση σε κατοικίες-οικισμούς μακριά από δίκτυο ηλεκτροδότησης. Επιπλέον τα οφέλη μπορεί να αυξηθούν αν χρησιμοποιηθούν σαν ρευστό λειτουργίας επιλογές όπως η αμμωνία, η ακετόνη ή ακόμα και διαλύματα αυτών με το νερό, τροποποιώντας τις θερμοφυσικές τους ιδιότητες δίνοντας μεγαλύτερο πλεονέκτημα σε ότι αφορά την αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας σε διαστήματα που είναι λιγότερο έντονη από το επιθυμητό, την γρηγορότερη επίτευξη κατάστασης σταθερής λειτουργίας και την επίτευξη όσο το δυνατό καλύτερης αξιοπιστίας.

Ενέργεια από «έξυπνα» παράθυρα Τα παράθυρα αυτά επιτρέπουν το δυναμικό έλεγχο της ηλιακής ακτινοβολίας στα κτήρια με διπλό στόχο: Αφενός να εξασφαλίζεται ο ηλιασμός των εσωτερικών χώρων και να αποτρέπεται η χρήση τεχνητού φωτισμού και αφετέρου να «μπλοκάρεται» η περίσσεια της ηλιακής ακτινοβολίας με αποτέλεσμα τη μείωση της χρήσης κλιματιστικών. Το συνολικό όφελος είναι η εξοικονόμηση ενέργειας. Οι φωτοηλεκτροχρωμικές συσκευές αποτελούν «υβρίδια» των «έξυπνων παραθύρων» και των φωτοβολταϊκών. Περιλαμβάνουν δηλαδή ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο που παρέχει την ενέργεια (απευθείας από τον ήλιο) για τη ρύθμιση της εμφάνισής της συσκευής. Έτσι ανταποκρίνονται αυτόματα στην ένταση της ηλιακής και ταυτόχρονα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Το Εργαστήριο Ενέργειας και Περιβάλλοντος πρωτοστατεί στην ανάπτυξη των φωτοηλεκτροχρωμικών διατάξεων. Η έρευνα που διεξάγεται αφορά στην βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας και της διάρκειας των συσκευών, με τελικό στόχο την ανάπτυξη εμπορικών προϊόντων.

«Ομπρέλα» ενεργειακής αυτονομίας  Στόχος είναι η δημιουργία ενός οικοδομικού τετραγώνου ενεργειακά αυτόνομου, μέσα από την ανάπτυξη κατάλληλου συστήματος, κατασκευαστικού και ενεργειακού. Κεντρική ιδέα της εργασίας είναι η δημιουργία μιας μεγάλης αστικής «ομπρέλας» που φιλοξενεί και προστατεύει την ζωή στο εσωτερικό της. Ο σχεδιασμός έγινε με βάση περιβαλλοντικές αναλύσεις και προσομοιώσεις χρησιμοποιώντας κατάλληλα ψηφιακά προγράμματα (Ecotect, Rhinoceros, Grasshopper).

Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φ/β για τροφοδοσία γεωργικής μονάδας άντλησης νερού Ο σχεδιασμός της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης έγινε με πλαίσια πολυκρυσταλλικού πυριτίου συγκεκριμένα για άντληση νερού και άρδευση γεωργικών εκτάσεων με κατάλληλη επιλογή των μηχανημάτων και των τεχνολογιών. Μελετήθηκε η συμπεριφορά διαφορετικών τεχνολογιών φωτοβολταϊκών πλαισίων σε ποικίλες καιρικές συνθήκες και εκτιμήθηκαν οικονομικοί παράμετροι για μείωση του κόστους.

Θέρμανση θερμοκηπίων με Υπέρυθρη Ακτινοβολία Οι δαπάνες για θέρμανση θερμοκηπίων αποτελούν μια από τις σημαντικότερες συνιστώσες του κόστους καλλιέργειας, με σημαντική συνεισφορά στο περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Η θερμότητα παρέχεται συνήθως στα θερμοκήπια μέσω συμβατικών συστημάτων θέρμανσης που θερμαίνουν τον αέρα του θερμοκηπίου (όλον κλίμα) στη θερμοκρασία που απαιτείται με συνέπεια θερμική στρωματοποίηση και σημαντικές ενεργειακές απώλειες λόγω της μικρής θερμομονωτικής ικανότητας του καλύμματος. Η χρήση υπέρυθρης ακτινοβολίας (IR) αποτελεί αξιόπιστη εναλλακτική επιλογή διότι θερμαίνεται μόνο η περιοχή του φυτικού θόλου (τοπικό κλίμα), ενώ ο αέρας παραμένει σε θερμοκρασία 3-5°C χαμηλότερη, με αποτέλεσμα σημαντική μείωση των ενεργειακών απωλειών, της τάξεως του 35-45% (ψυχρό θερμοκήπιο). Η θέρμανση του θερμοκηπίου με υπέρυθρη ακτινοβολία έχει ως αποτέλεσμα και την ταχύτερη ανάπτυξη των φυτών σε σχέση με τις συμβατικές μεθόδους θέρμανσης και την καλύτερη ομοιομορφία στις διάφορες παρτίδες λόγω της καλύτερης κατανομής της θερμοκρασίας στο φυτικό θόλο.

Ενέργεια από αγροκτηνοτροφικά απόβλητα Η πρόταση αφορά στη συνεπεξεργασία των παραγόμενων αποβλήτων μιας περιοχής σε κεντρικές μονάδες μέσω της διεργασίας της αναερόβιας συγχώνευσης. Βασικά προϊόντα της μονάδας αποτελούν το υδρογόνο και το μεθάνιο, προϊόντα υψηλής ενεργειακής αξίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας, με προφανή οφέλη για τον ιδιοκτήτη της μονάδας (οικονομικά) και την τοπική κοινωνία (περιβαλλοντικά κ.ά).

Φωτοστοιχείο Καυσίμου Λειτουργεί με διαδικασίες παρόμοιες προς ένα κοινό στοιχείο καυσίμου, όπου αντί η οξείδωση να γίνεται με τη χρήση ευγενών (και δαπανηρών) μετάλλων σε υψηλή θερμοκρασία, χρησιμοποιούνται φωτοκαταλύτες σε συνθήκες περιβάλλοντος. Χαρακτηριστικό γνώρισμα των φωτοκαταλυτών είναι ότι οξειδώνουν οποιαδήποτε οργανική ουσία ή μείγματα ουσιών χωρίς διάκριση και επιλεκτικότητα. Ως εκ τούτου, μπορούν να χρησιμοποιήσουν ως καύσιμο υλικά που είτε βρίσκονται σε περίσσεια, ή είναι πολύ δαπανηρή η διύλιση τους ή είναι απλώς ρύποι. Επομένως τα φωτοστοιχεία καυσίμου παρέχουν ένα διπλό περιβαλλοντικό όφελος: εκμεταλλεύονται την ηλιακή ακτινοβολία και καταστρέφουν ρύπους.

Βιοκαύσιμα από επεξεργασία λυμάτων Η χρήση των μικροφυκών για την αφαίρεση των θρεπτικών συστατικών, υπάρχει εδώ και κάποιες δεκαετίες, αλλά η τεχνολογία της εφαρμογής των μικροφυκών δεν έχει αξιοποιηθεί πλήρως. Στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε η μετεπεξεργασία συνθετικών λυμάτων με μικροφύκη και εν συνεχεία η αξιοποίηση της παραγόμενης βιομάζας για την παραγωγή βιοκαυσίμων. Κατά αυτό το στάδιο συλλέχθηκε η βιομάζα και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η εξαγωγή των λιπιδίων. Η χρήση των λυμάτων στην καλλιέργεια φυκών θα μπορούσε να έχει διπλό ρόλο, αυτόν της μείωσης του ρυπαντικού φορτίου των λυμάτων και της αξιοποίησης των μικροφυκών για παραγωγή βιομάζας – ενέργειας.

Μικροφύκη για παραγωγή βιοκαυσίμων Τα μικροφύκη είναι φωτοσυνθετικοί μικροοργανισμοί ικανοί να μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε μόρια ιδιαίτερου βιοτεχνολογικού και φαρμακευτικού ενδιαφέροντος, όπως λιπίδια και σάκχαρα. Τα μικροφύκη Nannochloropsis salina και Chlorella sp., παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τις βιομηχανίες βιοντίζελ, φαρμάκων και τροφίμων, λόγω της ικανότητας τους να συσσωρεύουν λιπίδια σε υψηλές συγκεντρώσεις. Τα στελέχη αυτά καλλιεργήθηκαν σε κλειστά και συνεχή συστήματα καλλιέργειας σε εργαστηριακής κλίμακας φωτοβιοαντιδραστήρα και παρήγαγαν βιομάζα περίπου 0,4 g.L-1, συσσώρευσαν σάκχαρα σε ποσοστό έως 35%, ενώ η μέγιστη συσσώρευση λιπιδίων ήταν 16% για το N. salina και 40% για το Chlorella sp.