موضوعات جدید پایان نامه رشته مهندسی سیستم های انرژی گرایش تکنولوژی انرژی + 113 عنوان بروز

مقدمه‌ای بر مهندسی سیستم‌های انرژی و گرایش تکنولوژی انرژی

رشته مهندسی سیستم‌های انرژی به طراحی، بهینه‌سازی، بهره‌برداری و مدیریت سیستم‌های پیچیده تولید، تبدیل، انتقال، توزیع و مصرف انرژی می‌پردازد. این رشته با رویکردی جامع، از دیدگاه مهندسی و با در نظر گرفتن جنبه‌های اقتصادی و زیست‌محیطی، به چالش‌های حوزه انرژی پاسخ می‌دهد. گرایش تکنولوژی انرژی، به طور خاص بر توسعه، بهبود و پیاده‌سازی فناوری‌های نوین و پایدار انرژی تمرکز دارد. در دنیای امروز که با بحران‌های زیست‌محیطی، تغییرات اقلیمی و نیاز فزاینده به انرژی مواجه است، نقش این گرایش بیش از پیش اهمیت یافته است. انتخاب موضوع پایان‌نامه در این حوزه، فرصتی بی‌نظیر برای مشارکت در حل این چالش‌ها و کمک به ساخت آینده‌ای پایدارتر است.

این مقاله به معرفی برخی از جدیدترین و مهم‌ترین حوزه‌های تحقیقاتی در این گرایش می‌پردازد و ۱۱۳ عنوان به‌روز و الهام‌بخش را برای پژوهشگران و دانشجویان ارائه می‌دهد.

چرا انتخاب موضوع پایان‌نامه در تکنولوژی انرژی حیاتی است؟

گذار انرژی جهانی از سوخت‌های فسیلی به سمت منابع تجدیدپذیر و سیستم‌های پایدار، نیاز به تحقیقات عمیق و نوآورانه در تمامی ابعاد تکنولوژی انرژی را برجسته می‌کند. موضوعات پایان‌نامه در این گرایش، نه تنها باید به چالش‌های موجود پاسخ دهند، بلکه باید افق‌های جدیدی را نیز برای توسعه فناوری‌های آینده بگشایند. از بهینه‌سازی سیستم‌های فتوولتائیک و توربین‌های بادی گرفته تا توسعه باتری‌های نسل جدید، سوخت‌های زیستی پیشرفته و شبکه‌های هوشمند، هر کدام پتانسیل ایجاد تغییرات چشمگیر را دارند. انتخاب یک موضوع مناسب می‌تواند سنگ بنای یک مسیر شغلی موفق و تأثیرگذار در صنعت انرژی باشد.

جدول: فناوری‌های کلیدی در تکنولوژی انرژی و کاربردهای آن‌ها

1. انرژی‌های تجدیدپذیر پیشرفته و نوآوری‌ها

• 1. بهینه‌سازی بازدهی سلول‌های خورشیدی پروسکایت با استفاده از مهندسی سطح نانو.
• 2. توسعه مدل‌های پیش‌بینی تولید توان توربین‌های بادی فراساحلی با در نظر گرفتن اثرات اقلیمی.
• 3. طراحی و ارزیابی سیستم‌های فتوولتائیک شناور برای کاهش تبخیر و افزایش راندمان.
• 4. بررسی پتانسیل انرژی زمین‌گرمایی عمیق در مناطق کم‌لرزه با استفاده از EGS.
• 5. تولید بیواتانول نسل سوم از ریزجلبک‌ها با رویکرد پسماند صفر.
• 6. ارزیابی جامع فناوری‌های تبدیل انرژی امواج و پتانسیل بکارگیری آن‌ها در سواحل جنوبی ایران.
• 7. بهبود عملکرد توربین‌های بادی عمودی محور (VAWT) در محیط‌های شهری.
• 8. کاربرد نانوذرات در سیالات انتقال حرارت (نانوسیالات) برای افزایش بازدهی کلکتورهای خورشیدی.
• 9. توسعه حسگرهای هوشمند برای پایش عملکرد پنل‌های خورشیدی و تشخیص خطاهای اولیه.
• 10. تحلیل اقتصادی و فنی نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز (CSP) با سیستم‌های ذخیره‌سازی حرارتی پیشرفته.
• 11. مدل‌سازی اثرات سایه‌اندازی متقابل در آرایه‌های فتوولتائیک و ارائه راهکارهای بهینه‌سازی.
• 12. بررسی کاربرد فتوولتائیک یکپارچه با ساختمان (BIPV) در اقلیم‌های مختلف.
• 13. توسعه الگوریتم‌های کنترل هوشمند برای ماکزیمم کردن توان خروجی سیستم‌های PV در شرایط آب و هوایی متغیر.
• 14. نقش هوش مصنوعی در انتخاب سایت بهینه برای احداث مزارع بادی.
• 15. تحلیل چرخه عمر سیستم‌های تولید برق از جزر و مد.
• 16. بررسی روش‌های نوین تولید بیوگاز از پسماندهای کشاورزی و صنعتی.

2. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی نوین

• 17. طراحی و ساخت نمونه اولیه باتری‌های حالت جامد با الکترولیت پلیمری.
• 18. ارزیابی عملکرد باتری‌های جریان (Redox Flow Batteries) برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه.
• 19. توسعه مواد متال هیدرید برای ذخیره‌سازی ایمن و کارآمد هیدروژن.
• 20. بررسی کاربرد مواد تغییر فاز (PCM) در ذخیره‌سازی حرارتی برای ساختمان‌ها.
• 21. مدل‌سازی و بهینه‌سازی سیستم‌های ذخیره‌سازی هوای فشرده (CAES) پیشرفته.
• 22. تحلیل فنی و اقتصادی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی Flywheel برای کاربردهای کوتاه‌مدت.
• 23. طراحی یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی هیبریدی (باتری و Flywheel) برای افزایش پایداری ریزشبکه.
• 24. بررسی استفاده از گرافن و نانومواد کربنی در بهبود عملکرد باتری‌های لیتیوم-یون.
• 25. تحلیل اثرات محیط زیستی و پایداری باتری‌های نسل جدید (پسا-لیتیوم).
• 26. نقش ذخیره‌سازی انرژی حرارتی در افزایش انعطاف‌پذیری سیستم‌های انرژی خورشیدی متمرکز.
• 27. بهینه‌سازی الگوریتم‌های شارژ و دشارژ باتری برای افزایش طول عمر در کاربردهای شبکه.
• 28. مطالعه امکان‌سنجی ذخیره‌سازی هیدروژن در مخازن زیرزمینی نمکی.
• 29. توسعه سیستم‌های مدیریت باتری (BMS) با قابلیت یادگیری ماشین.
• 30. بررسی کاربرد باتری‌های سدیم-یون به عنوان جایگزینی ارزان‌تر برای لیتیوم-یون.
• 31. طراحی سیستم ذخیره‌سازی انرژی حرارتی فصلی برای گرمایش و سرمایش ساختمان‌های بزرگ.

3. شبکه‌های هوشمند، دیجیتالی‌سازی و اینترنت اشیا در انرژی

• 32. توسعه الگوریتم‌های یادگیری تقویتی برای مدیریت بهینه ریزشبکه‌ها.
• 33. کاربرد فناوری بلاک‌چین در ایجاد بازار انرژی همتا به همتا (P2P) در شبکه‌های هوشمند.
• 34. طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های امنیت سایبری برای زیرساخت‌های حیاتی شبکه هوشمند.
• 35. استفاده از اینترنت اشیا (IoT) برای پایش و کنترل هوشمند مصرف انرژی در ساختمان‌های تجاری.
• 36. تحلیل داده‌های بزرگ (Big Data) برای پیش‌بینی تقاضای انرژی و مدیریت بار در شبکه هوشمند.
• 37. بهینه‌سازی مدیریت سمت تقاضا (DSM) با هوش مصنوعی در مناطق مسکونی.
• 38. توسعه پلتفرم‌های ابری برای نظارت و کنترل توزیع انرژی در شهرهای هوشمند.
• 39. بررسی تاثیر خودروهای الکتریکی (EV) بر پایداری شبکه و ارائه راهکارهای V2G (Vehicle-to-Grid).
• 40. مدل‌سازی ریاضی و شبیه‌سازی شبکه‌های AC/DC ترکیبی برای ادغام منابع تجدیدپذیر.
• 41. طراحی یک سیستم هشدار اولیه برای ناهنجاری‌ها و حملات سایبری در شبکه هوشمند.
• 42. کاربرد شبکه‌های عصبی عمیق برای پیش‌بینی تولید انرژی از منابع خورشیدی و بادی متناوب.
• 43. بهینه‌سازی توپولوژی شبکه توزیع با استفاده از الگوریتم‌های فرامکان‌یاب (Metaheuristic).
• 44. ارزیابی و بهبود کیفیت توان در ریزشبکه‌ها با حضور منابع تجدیدپذیر.
• 45. توسعه سیستم‌های مدیریت انرژی خانگی (HEMS) بر پایه اینترنت اشیا.

4. بهره‌وری و مدیریت انرژی پایدار

• 46. طراحی و ارزیابی ساختمان‌های با انرژی مثبت (Plus Energy Buildings) در اقلیم‌های گرم و خشک.
• 47. بهینه‌سازی سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC) هوشمند با استفاده از یادگیری ماشین برای کاهش مصرف انرژی.
• 48. ارزیابی پتانسیل بازیافت حرارت اتلافی در صنایع پتروشیمی و فولاد.
• 49. توسعه روش‌های نوین ممیزی انرژی برای صنایع با مصرف بالای انرژی.
• 50. بررسی تاثیر پوشش‌های هوشمند ساختمان بر کاهش بارهای سرمایشی و گرمایشی.
• 51. مدل‌سازی دینامیکی مصرف انرژی در حمل و نقل عمومی و ارائه راهکارهای بهینه‌سازی.
• 52. کاربرد سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) در برنامه‌ریزی انرژی شهری پایدار.
• 53. طراحی سیستم‌های روشنایی هوشمند مبتنی بر حضور و نور طبیعی برای فضاهای اداری.
• 54. تحلیل اثرات سیاست‌های تشویقی بر بهره‌وری انرژی در بخش مسکونی.
• 55. توسعه ابزارهای شبیه‌سازی پیشرفته برای ارزیابی عملکرد انرژی ساختمان‌های نوین.
• 56. بررسی پتانسیل صرفه‌جویی انرژی از طریق عایق‌کاری حرارتی ساختمان‌های موجود در مناطق سردسیر.
• 57. بهینه‌سازی زمان‌بندی تولید در صنایع برای کاهش پیک مصرف انرژی.
• 58. ارزیابی اثرات زیست‌محیطی و اقتصادی سرمایه‌گذاری در بهره‌وری انرژی.
• 59. نقش اتوماسیون صنعتی در کاهش مصرف انرژی در فرآیندهای تولید.
• 60. طراحی سیستم‌های مدیریت انرژی جامع برای پردیس‌های دانشگاهی.

5. سوخت‌های پایدار و اقتصاد هیدروژن

• 61. توسعه کاتالیست‌های نوین برای تولید هیدروژن سبز از طریق الکترولیز آب.
• 62. ارزیابی فنی و اقتصادی سوخت‌های سنتتیک (Power-to-Gas/Liquid) برای حمل و نقل هوایی.
• 63. بررسی پتانسیل بیوسوخت‌های نسل چهارم (با استفاده از مهندسی متابولیک) برای تولید انبوه.
• 64. طراحی و بهینه‌سازی سلول‌های سوختی اکسید جامد (SOFC) با کاربرد در تولید همزمان برق و حرارت.
• 65. تحلیل زیرساخت‌های مورد نیاز برای توسعه اقتصاد هیدروژن در کشور.
• 66. بررسی امکان تولید هیدروژن با استفاده از فتوالکتروکاتالیز در مقیاس صنعتی.
• 67. ارزیابی سوخت‌های زیستی پیشرفته (Advanced Biofuels) برای کربن‌زدایی از بخش حمل و نقل دریایی.
• 68. طراحی سیستم‌های توزیع هیدروژن در شهرها با تمرکز بر ایمنی و کارایی.
• 69. توسعه و ارزیابی جاذب‌های نوین برای جداسازی هیدروژن با خلوص بالا.
• 70. بررسی چالش‌ها و فرصت‌های استفاده از هیدروژن در صنایع سنگین (فولاد، سیمان).
• 71. مدل‌سازی اثرات زیست‌محیطی جایگزینی سوخت‌های فسیلی با سوخت‌های پایدار.
• 72. تحقیق در مورد سلول‌های سوختی میکروبی (MFC) برای تولید برق از فاضلاب.
• 73. تحلیل راندمان و پایداری سوخت‌های سنتتیک بر پایه متانول در موتورهای احتراق داخلی.
• 74. توسعه روش‌های ارزان‌تر برای تولید بیودیزل از روغن‌های پسماند.

6. سیستم‌های انرژی ترکیبی و یکپارچه

• 75. طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های انرژی چندگانه (MES) با کوپلینگ بخش‌ها (برق، حرارت، گاز).
• 76. ارزیابی فنی و اقتصادی سیستم‌های گرمایش و سرمایش ناحیه‌ای (District Heating & Cooling) نسل پنجم.
• 77. مدل‌سازی و شبیه‌سازی سیستم‌های هیبریدی خورشیدی-بادی با ذخیره‌سازی انرژی برای مناطق دورافتاده.
• 78. تحلیل ارتباط متقابل انرژی-آب (Energy-Water Nexus) در سیستم‌های تولید برق حرارتی.
• 79. بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های انرژی یکپارچه در جزایر کوچک مستقل.
• 80. طراحی سیستم‌های تولید همزمان برق، حرارت و برودت (CCHP) برای کاربردهای صنعتی.
• 81. بررسی پتانسیل ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر در سیستم‌های تامین برق اضطراری.
• 82. مدل‌سازی اثرات تغییرات اقلیمی بر عملکرد سیستم‌های انرژی هیبریدی.
• 83. طراحی سیستم‌های هیبریدی برای تامین انرژی روستاهای بدون شبکه برق.
• 84. بهینه‌سازی ابعادی و کنترلی یک سیستم خورشیدی-ژئوترمال برای گرمایش ساختمان.

7. جذب، استفاده و ذخیره‌سازی کربن (CCUS)

• 85. توسعه جاذب‌های نوین متخلخل برای جذب کارآمد CO2 از دودکش نیروگاه‌ها.
• 86. بررسی پتانسیل تبدیل CO2 به سوخت‌های با ارزش (مانند متانول) با استفاده از کاتالیزورهای پیشرفته.
• 87. مدل‌سازی پدیده نشت (Leakage) در محل‌های ذخیره‌سازی زمین‌شناسی CO2 و ارائه راهکارهای پایش.
• 88. ارزیابی فناوری‌های جذب مستقیم کربن از هوا (Direct Air Capture) و چالش‌های مقیاس‌پذیری.
• 89. تحلیل چرخه حیات سیستم‌های CCUS برای کاهش انتشار کربن در صنایع سنگین.
• 90. بررسی امکان استفاده از CO2 جذب شده برای ازدیاد برداشت نفت (EOR).
• 91. طراحی راکتورهای فوتوکاتالیستی برای تبدیل CO2 به مواد شیمیایی صنعتی.
• 92. ارزیابی اقتصادی و زیست‌محیطی فناوری CCUS در ایران.

8. سیاست‌گذاری، اقتصاد و جنبه‌های اجتماعی انرژی

• 93. مدل‌سازی گذار انرژی در ایران با تمرکز بر سیاست‌های کربن‌زدایی.
• 94. تحلیل بازار و قیمت‌گذاری کربن در کشورهای در حال توسعه و تاثیر آن بر سرمایه‌گذاری در انرژی پاک.
• 95. بررسی جنبه‌های انصاف انرژی (Energy Justice) در دسترسی به انرژی پایدار در مناطق محروم.
• 96. ارزیابی پذیرش عمومی فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر در جوامع محلی.
• 97. نقش یارانه انرژی در ممانعت از توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و ارائه مدل‌های اصلاحی.
• 98. تحلیل ریسک و عدم قطعیت در پروژه‌های بزرگ انرژی‌های تجدیدپذیر.
• 99. بررسی اثرات سیاست‌های تشویقی بر توسعه خودروهای الکتریکی در شهرها.
• 100. مدل‌سازی اثرات اجتماعی و اقتصادی خاموشی‌های برق در صنایع کوچک.
• 101. نقش آموزش و آگاهی عمومی در ترویج بهره‌وری انرژی.
• 102. تحلیل مدل‌های کسب‌وکار جدید در صنعت انرژی‌های تجدیدپذیر.

9. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در سیستم‌های انرژی

• 103. کاربرد یادگیری عمیق برای پیش‌بینی دقیق تولید انرژی خورشیدی در افق‌های زمانی کوتاه مدت.
• 104. بهینه‌سازی مسیریابی و شارژ خودروهای الکتریکی با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی.
• 105. تشخیص و پیش‌بینی خطاهای تجهیزات نیروگاهی با استفاده از یادگیری ماشین و داده‌های حسگر.
• 106. طراحی سیستم‌های کنترل تطبیقی برای توربین‌های بادی با استفاده از شبکه‌های عصبی.
• 107. بهینه‌سازی مصرف انرژی ساختمان‌ها با استفاده از یادگیری تقویتی و کنترل پیش‌بین مدل (MPC).
• 108. کاربرد بینایی ماشین در بازرسی خودکار پنل‌های خورشیدی و تشخیص آسیب‌ها.
• 109. توسعه پلتفرم‌های هوش مصنوعی برای مدیریت پورتفوی انرژی و معاملات بازار.
• 110. بهینه‌سازی طراحی سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی با استفاده از الگوریتم‌های ژنتیک و شبکه‌های عصبی.
• 111. پیش‌بینی قیمت برق در بازار با استفاده از مدل‌های یادگیری عمیق.
• 112. ارزیابی پتانسیل هوش مصنوعی در کاهش تلفات انتقال و توزیع انرژی.
• 113. توسعه سیستم‌های توصیه گر انرژی هوشمند برای کاربران نهایی بر پایه الگوهای مصرف.

نتیجه‌گیری

گرایش تکنولوژی انرژی در رشته مهندسی سیستم‌های انرژی، میدانی پویا و پر از فرصت‌های بی‌شمار برای پژوهش و نوآوری است. با توجه به چالش‌های جهانی انرژی و نیاز مبرم به راه‌حل‌های پایدار، انتخاب یک موضوع پایان‌نامه به‌روز و مرتبط می‌تواند تأثیر عمیقی بر آینده انرژی و همچنین مسیر شغلی خود فرد داشته باشد. عناوین ارائه شده در این مقاله، تنها بخشی از گستره وسیع تحقیقات در این حوزه را نشان می‌دهند و امید است که الهام‌بخش دانشجویان و محققان برای ورود به این عرصه جذاب و حیاتی باشند. با تمرکز بر فناوری‌های پیشرفته، بهره‌وری، پایداری و استفاده از ابزارهای نوین مانند هوش مصنوعی، می‌توان گام‌های بلندی در جهت ساخت یک سیستم انرژی پاک، کارآمد و عادلانه برداشت.