Μελέτες 2010 - Περιλήψεις - Θετικές Επιστήμες

8. Μελέτη Αποτελεσματικής Αξιοποίησης Γεωθερμικών Πεδίων Χαμηλής Ενθαλπίας για Θέρμανση και Παραγωγή Ενέργειας με Χρήση Βέλτιστων Ρευστών Ανταλλαγής Θερμότητας και Ενεργοπαραγωγικών Συστημάτων

Φορέας:Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης (EKETA)

Συντονιστής: Βουτετάκης Σπύρος, ΔιευθυντήςΕρευνών, Εργαστήριο Ανάπτυξης Ολοκληρωμένων Συστημάτων Διεργασιών (ΕΑΝΟΣΥΣ), Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών, (ΙΤΧΗΔ), ΕΚΕΤΑ

Μέλη Ομάδας

Η μελέτη διερευνά την αποτελεσματική παραγωγή ενέργειας από γεωθερμικά πεδία χαμηλού θερμικού περιεχομένου (ενθαλπίας) χρησιμοποιώντας μέθοδο σχεδιασμού και επιλογής ρευστών ανταλλαγής θερμότητας για συστήματα οργανικού κύκλου Rankine (ΟΚΡ).
Η εφαρμογή των προτεινόμενων τεχνολογικών εξελίξεων επιτρέπει την ανάπτυξη ενός περιεκτικού χάρτη που παρουσιάζει συμβατικές και καινοτόμες μοριακές δομές με τα χαρακτηριστικά απόδοσής τους για τις συνθήκες των χρησιμοποιούμενων γεωθερμικών πεδίων. Τα μόρια αυτά αναπαριστούν ρευστά ανταλλαγής θερμότητας που παρουσιάζουν υψηλότερη συνολική απόδοση σε εφαρμογές παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος ή/και θέρμανσης με χρήση συστημάτων ΟΚΡ, σε σχέση με ρευστά που συνήθως χρησιμοποιούνται σε ανάλογες εφαρμογές. Η αναζήτηση ρευστών με βέλτιστα χαρακτηριστικά γίνεται μέσω της χρήσης μιας συστηματικής μεθοδολογίας σχεδιασμού μορίων με χρήση υπολογιστή (Computer Aided Molecular Design – CAMD), η οποία επιτρέπει τη σύνθεση ρευστών ανταλλαγής θερμότητας.
Η απόδοση των προτεινόμενων ρευστών ανταλλαγής θερμότητας στο σύστημα ΟΚΡ αξιολογείται με τη χρήση προτύπου που επιτρέπει την προσομοίωση και τον οικονομικό σχεδιασμό του συστήματος για τη συμπαραγωγή ηλεκτρικής ισχύος και θερμότητας. Ταυτόχρονα αξιολογούνται επιπρόσθετες ιδιότητες των ρευστών, όπως η ασφάλεια (τοξικότητα, αναφλεξιμότητα) και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις (δυναμικό παγκόσμιας υπερθέρμανσης και καταστροφής του όζοντος). Επιπλέον, αναπτύσσεται κατάλληλος δείκτης απόδοσης που επιτρέπει τη συστηματική αξιολόγηση των ρευστών ανταλλαγής θερμότητας για ένα μεγάλο εύρος χαρακτηριστικών ροής και θερμοκρασίας γεωθερμικών πεδίων που υπάρχουν στον ελλαδικό χώρο.
Τελική Έκθεση

9. Αποδοτικοί Αλγόριθμοι για Προβλήματα Reachability και Επιλογής Μονοπατιού και Εφαρμογές τους

Φορέας: Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας

Συντονιστής: Γεωργιάδης Λουκάς, Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Πανεπιστήμιο ΔυτικήςΜακεδονίας

Μέλη Ομάδας

Τα γραφήματα είναι μαθηματικές δομές που μοντελοποιούν πολλές σημαντικές οντότητες, όπως ο παγκόσμιος ιστός, μεταφορικά, επικοινωνιακά και κοινωνικά δίκτυα, βάσεις δεδομένων και βιολογικά συστήματα.
Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η σχεδίαση αποδοτικών αλγόριθμων για μια συλλογή προβλημάτων που σχετίζονται με τη Συνδετικότητα και την Επιλογή Μονοπατιών σε γραφήματα. Για τέτοιου είδους προβλήματα μας δίνεται ένα γράφημα εισόδου και επιθυμούμε να απαντούμε με αποδοτικό τρόπο ερωτήματα για το εάν δύο κορυφές του συνδέονται με κάποιο μονοπάτι ή να υπολογίζουμε μονοπάτια που συνδέουν συγκεκριμένες κορυφές και ταυτόχρονα ικανοποιούν καθορισμένες απαιτήσεις. Αλγοριθμικά προβλήματα αυτού του τύπου έχουν πολυάριθμες εφαρμογές που περιλαμβάνουν τη δρομολόγηση σε δίκτυα, τη γεωγραφική πλοήγηση και τα συστήματα αναπαράστασης γνώσης. Συγκεκριμένα, στο πρόγραμμα αυτό εξερευνήσαμε τους ακόλουθους τύπους προβλημάτων:
Από Κοινού Συνδετικότητα: Είναι μια φυσική επέκταση του τυπικού προβλήματος Συνδετικότητας για μια συλλογή γραφημάτων G. H G υφίσταται επεξεργασία έτσι ώστε να είμαστε σε θέση να αναφέρουμε σε σύντομο χρόνο το σύνολο των κορυφών για τις οποίες υπάρχει μονοπάτι προς μια δεδομένη κορυφή σε όλα τα γραφήματα της G.
Υπολογισμός Μη Τεμνόμενων Μονοπατιών: Ο στόχος μας είναι να υπολογίσουμε ένα ζεύγος μη τεμνόμενων μονοπατιών από μια δεδομένη αφετηριακή κορυφή προς κάθε άλλη κορυφή ή προς μια συγκεκριμένη καταληκτική κορυφή.
Αναπτύξαμε αλγοριθμικές τεχνικές και παρουσιάσαμε αποδοτικούς αλγόριθμους για προβλήματα των παραπάνω τύπων. Επιπλέον, αναζητήσαμε νέες εφαρμογές των τεχνικών και των αλγορίθμων μας.
Τελική Έκθεση

10. Μελέτη της τέφρας ως υλικό παθητικού δροσισμού κτιρίων και υπαίθριων χώρων

Φορέας: Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Συντονιστής: Καραμάνης Δημήτριος, Επίκουρος Καθηγητής Εναλλακτικών Πηγών Ενέργειας, Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Μέλη Ομάδας

Το αντικείμενο του έργου ήταν η μελέτη της τέφρας ως υλικού εξατμιστικού δροσισμού κτιρίων και υπαίθριων χώρων για την εξοικονόμηση ενέργειας και την αντιμετώπιση του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας. Η μελέτη ολοκληρώθηκε σε τρεις φάσεις.
Κατά την πρώτη φάση χαρακτηρίστηκαν διάφορα είδη τέφρας από τους ατμοηλεκτρικούς σταθμούς (ΑΗΣ) της χώρας, ενώ δείγμα ιπτάμενης τέφρας μετατράπηκε σε ζεόλιθο τύπου NaP1. Τα πειράματα προσρόφησης υγρασίας της δεύτερης φάσης της μελέτης υπέδειξαν την αποδοτικότητα της τέφρας για εφαρμογές εξατμιστικού δροσισμού κτιρίων, καθώς η ιπτάμενη τέφρα περιόρισε την αύξηση της θερμοκρασίας στις επιφάνειες του υλικού με προσομοιωμένο φως, με διαφορά 8°C στη βάση της τροποποιημένης ιπτάμενης τέφρας σε σχέση με τη βάση του σκυροδέματος ή του κενού χώρου. Για πάχος υλικού μικρότερο από 3 cm, καθώς και για την πρωτογενή ιπτάμενη τέφρα, οι διαφορές θερμοκρασίας βρέθηκαν μικρότερες, ενώ μειώθηκαν ακόμα περισσότερο στην περίπτωση της υπολειμματικής τέφρας.
Η μελέτη ολοκληρώθηκε με την τρίτη φάση του έργου, σύμφωνα με την οποία η μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων μπορεί να επιτευχθεί με μίξη της τέφρας είτε με κάποιο αδρανές υλικό, είτε με συνθετικό χώμα πράσινων οροφών, είτε με υλικά νανοσυνθέσεων υψηλής προσροφητικής ικανότητας υγρασίας και επιπλέον περιβαλλοντικών διεργασιών.
Τελική Έκθεση

11. Παρακολούθηση της δομικής υγείας συνθέτων ενισχυμένων με ίνες υάλου με χρήση εμφυτευμένων ινών νανοσωλήνων άνθρακα (CNT)

Φορείς: Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο/Πανεπιστήμιο Αιγαίου/Ερευνητικό Κέντρο Paul Pascal-CNRS, Πανεπιστήμιο Μπορντώ

Συντονιστής: Κουρκουλής Σταύρος, Αναπληρωτής Καθηγητής, Εργαστήριο Αντοχής Υλικών, Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Μέλη Ομάδας

Στο πλαίσιο της μελέτης, ενσωμάτωθηκαν ίνες πολύ μικρής διαμέτρου (~40 μm) από πολυβινυλική αλκοόλη και νανοσωλήνες άνθρακα (PVA-CNT fibers) σε σύνθετο υλικό οπλισμένο με ίνες υάλου (GFRP) και χρησιμοποιήθηκαν ως αισθητήρια μέτρησης της μηχανικής παραμόρφωσης, με σκοπό την παρακολούθηση της δομικής ακεραιότητας του σύνθετου υλικού. Κατά τη διάρκεια των μηχανικών φορτίσεων του υλικού, λαμβάνονται σε πραγματικό χρόνο μετρήσεις της ηλεκτρικής αντίστασης του ενσωματωμένου αισθητηρίου (ίνα PVA-CNT). Με τον τρόπο αυτό, ο ρόλος του ‘υβριδικού’ υλικού καθίσταται διπλός: πέραν της ικανότητας του υλικού να φέρει τα μηχανικά φορτία για τα οποία σχεδιάστηκε, λειτουργεί ταυτόχρονα και ως αισθητήριο.
Η ικανότητα αυτή του ‘υβριδικού’ υλικού κρίνεται ως ιδιαιτέρως σημαντική, καθώς τα χρησιμοποιούμενα αισθητήρια σε αεροναυπηγικές εφαρμογές σήμερα συνήθως επικολλώνται στην επιφάνεια των κρίσιμων δομών του αεροσκάφους. Τα αισθητήρια αυτά όχι μόνο αυξάνουν σημαντικά το βάρος της κατασκευής αλλά και δίνουν πληροφορίες μόνο από την επιφάνεια του υλικού και όχι από το εσωτερικό της δομής, όπου και αναπτύσσονται οι βλάβες κατά τη λειτουργία του.
Οι ίνες PVA-CNT παρήχθησαν στο ινστιτούτο Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) του Bordeaux στην Γαλλία. Μετά από προκαταρκτικούς ελέγχους της ίνας αναφοράς, αποφασίστηκε η προ-ένταση των ινών για τη βελτιστοποίηση της απόδοσής τους ως αισθητηρίου ελέγχου της μηχανικής παραμόρφωσης. Παράχθηκαν συνολικά τέσσερις διαφορετικές πλάκες από σύνθετο υλικό GFRP, με κάθε πλάκα να έχει ενσωματωμένα ως αισθητήρια ίνες PVA-CNT (διαφορετικού βαθμού προ-έντασης της ίνας σε κάθε πλάκα). Αποδείχθηκε ότι οι διαφορετικής προέντασης ίνες παρουσιάζουν διαφορετική συμπεριφορά σε μονοτονικό εφελκυσμό απ’ ότι σε προοδευτική συσσώρευση βλάβης (επαναλαμβανόμενες φορτίσεις). Συγκεκριμένα, οι διαφορετικής προ-έντασης ίνες παρουσιάζουν παραπλήσια συμπεριφορά σε μονοτονική φόρτιση. Στην περίπτωση επαναλαμβανόμενων φορτίσεων, οι ενσωματωμένες ίνες με τη μεγαλύτερη προ-ένταση παρουσιάζουν καλύτερη συμπεριφορά σε καταπονήσεις προοδευτικής συσσώρευσης βλάβης.
Τούτο είναι ιδιαίτερα σημαντικό, διότι η περίπτωση αυτή προσομοιάζει τα πραγματικά λειτουργικά μηχανικά φορτία σε τυπικές αεροναυπηγικές εφαρμογές. Η βελτιστοποίηση της συμπεριφοράς των ινών αποδόθηκε στον μεγαλύτερο βαθμό ευθυγράμμισης των νανοσωλήνων άνθρακα μέσα στην πολυμερική μακροσκοπική ίνα, λόγω της αύξησης της προ-έντασής της.
Τελική Έκθεση

12. Γεωφυσική και Μεταλλειολογική Έρευνα στους δίδυμους κρατήρες που δημιουργήθηκαν από πρόσκρουση μετεωρίτη στη Θεσσαλία (Κεντρική Ελλάδα) της Ολόκαινου εποχής

Φορείς: Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών/ Ινστιτούτο Μεταλλειολογίας και Πετρογραφίας, ΕΤΗ Ζυρίχη

Συντονιστής: Λάγιος Ευάγγελος, Καθηγητής, Τομέας Γεωφυσικής-Γεωθερμίας, Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Μέλη Ομάδας

Στη μελέτη αυτή παρουσιάζονται για πρώτη φορά κρατήρες που έχουν αναγνωρισθεί στην Ελλάδα από πρόσπτωση μετεωρίτη.
Δύο κυκλικές λίμνες διαμέτρου 150 και 250 μέτρων με αντίστοιχα βάθη 6 και 8 μέτρων και απόσταση περί τα 250 μέτρα μεταξύ τους απαντώνται σε αγροτική περιοχή νοτιοδυτικά του Αλμυρού, στη Θεσσαλία. Ο σχηματισμός των λιμνών με βάση τα πρόσφατα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά αποδίδεται στο Ολόκαινο και δύναται να περιοριστεί στο διάστημα πριν από 12.500 έως 8.000 έτη. Η θεώρηση ότι η δημιουργία τους οφείλεται σε πρόσκρουση μετεωρίτη βασίζεται κυρίως στα σημαντικά και πολυπληθή ευρήματα από κροκάλες και λατύπες στο πηλώδες περιβάλλον των όχθεων των λιμνών αυτών. Οι εν λόγω σχηματισμοί ουδόλως έμοιαζαν με τους περιβάλλοντες σχηματισμούς ή έτερο άλλο ηφαιστειακό υλικό. Η πετρολογική, ορυκτολογική και γεωχημική μαρτυρία των συλλεχθέντων κροκάλων ως και των πολυγωνικών λατυπών οδήγησαν στην ερμηνεία του “ανθρακικού” υλικού το οποίο γενικώς ετήχθη και συνεπτύχθη λόγω υψηλότατης θερμοκρασίας από μεταμορφικό “σοκ” πρόσκρουσης μετεωρίτη. Από τις διαστάσεις των κρατήρων-λιμνών εκτιμάται ότι το μέγεθος των μετεωριτικών θραυσμάτων θα πρέπει να κυμαινόταν μεταξύ 10-30 μέτρων πριν την πρόσκρουσή τους στην επιφάνεια του εδάφους.
Λεπτομερειακές πετρολογικές και ορυκτολογικές εργαστηριακές έρευνες ικανού αριθμού δειγμάτων διαφορετικών διαστάσεων, σε συνδυασμό με την παρατηρούμενη εικόνα των αποτελεσμάτων από τις γεωφυσικές διασκοπήσεις, επιβεβαίωσαν την ως άνω θεώρηση περί πρόσκρουσης μετεωριτικών θραυσμάτων. Το πλέον πειστικό επιχείρημα στην προκειμένη περίπτωση συνίσταται στην εργαστηριακή μαρτυρία εύρεσης μερικώς τετηγμένου ζιρκονίου στα συλλεχθέντα πετρολογικά δείγματα, για την τήξη του οποίου απαιτούνται θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 1.400–1.800°C, οι οποίες όμως δεν απαντώνται σε διαδικασίες μαγματισμού και φαινόμενα μεταμόρφωσης στον γήινο φλοιό και τον ανώτερο μανδύα.
Τελική Έκθεση

13. Δημιουργία πρωτότυπης βάσης ψηφιακών μαστογραφικών εικόνων υψηλής ποιότητας και διαδικτυακής πύλης για την δημόσια διάθεσή της στην ερευνητική κοινότητα

Φορείς: University of Houston / Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Συντονιστής: Μαυροφοράκης Μιχαήλ, Research Assistant Professor, University of Houston

Μέλη Ομάδας

Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν η δημιουργία μιας πρωτότυπης βάσης ψηφιακών μαστογραφικών εικόνων υψηλής ποιότητας, καθώς και η ανάπτυξη μιας πρότυπης διαδικτυακής πύλης μέσω της οποίας θα είναι δημόσια διαθέσιμη.
Η μελέτη φιλοδοξεί να καλύψει το κενό που παρατηρείται σήμερα στο ζήτημα του διαθέσιμου πρωτογενούς υλικού, τόσο ως προς την ποιότητα και την εξειδίκευση (υπάρχουσες δημόσιες βάσεις μαστογραφικών εικόνων), όσο και ως προς τη μη δυνατότητα πρόσβασης σε «κλειστές» βάσεις ιατρικών συστημάτων αρχειοθέτησης. Κάθε εικόνα συνοδεύεται από πλήρη κλινική αξιολόγηση με επισημασμένα παθολογικά ευρήματα (αποτιτανώσεις, νεοπλασματικές μάζες, ασυμμετρίες κ.λπ.). Η νέα βάση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρωτογενές υλικό από ερευνητές που δραστηριοποιούνται στο πεδίο της ανάλυσης μαστογραφιών και της αυτόματης διάγνωσης, για την ανάπτυξη αλγορίθμων που σχετίζονται με συστήματα ACD/CAD.
Η διαδικτυακή πύλη και η βάση ψηφιακών μαστογραφικών εικόνων αποτελούν την πρώτη ίσως προσπάθεια στη χώρα μας δημιουργίας παρόμοιου, δημόσια προσβάσιμου ερευνητικού υλικού στον συγκεκριμένο τομέα.
Η μελέτη είναι επίσης διαθέσιμη στο http://www.medsip.gr
Τελική Έκθεση

14. Δισκόμορφοι Υγροί Κρύσταλλοι Γραφενίου: Αυτό-οργάνωση και Δυναμική

Φορείς: Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων/Ινστιτούτο Max-Planck για την Έρευνα των Πολυμερών (MPI-P)

Συντονιστής: Φλούδας Γεώργιος, Καθηγητής, Τομέας Φυσικής Στερεάς Κατάστασης και Φυσικής Υλικών και Επιφανειών, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Μέλη Ομάδας

Αντικείμενο της μελέτης είναι η κατανόηση της αυτο-οργάνωσης και της δυναμικής μιας σειράς νέων δισκόμορφων υγρών κρυστάλλων (ΔΥΚ) γραφενίου, με εφαρμογές στα ηλεκτρονικά.
Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση μιας σειράς ΔΥΚ κατάλληλα τροποποιημένων (από τη Συνεργαζόμενη Ερευνητική Ομάδα του Ινστιτούτου Max- Planck για πολυμερή υλικά) με ηλεκτρικά δίπολα και μελετήθηκαν ως προς τη δομή (με χρήση σκέδασης ακτίνων X, διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης, πολωτικής οπτικής μικροσκοπίας) και τη δυναμική (με χρήση διηλεκτρικής φασματοσκοπίας στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων και πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού στο Ινστιτούτο MPI-P).
Τα ερωτήματα που έχουν απαντηθεί στην παρούσα εργασία είναι: (i) η επίδραση του διπόλου στη θερμοδυναμική σταθερότητα της κρυσταλλικής φάσης και (ii) η δυναμική των δίσκων στην κιονική φάση.
Τελική Έκθεση