ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ημερομηνία: Πέμπτη, 14 Μαΐου 2026, 11:15
Αίθουσα: Χώρος Εργαστηρίου IEESL

Ονοματεπώνυμο: ΓΕΩΡΓΑΚΗΣ ΑΡΓΥΡΙΟΣ

Θέμα: Ανακύκλωση και Επαναχρησιμοποίηση Μπαταριών Λιθίου

Title: Recycling and Reuse of Lithium Batteries

Εξεταστική Επιτροπή

• ΠΑΠΑΕΥΘΥΜΙΟΥ ΣΠΥΡΙΔΩΝ, Καθηγητής (επιβλέπων)
• ΚΟΝΣΟΛΑΚΗΣ ΜΙΧΑΗΛ, Καθηγητής
• ΙΨΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής

Περίληψη

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου συνιστούν μία από τις κυρίαρχες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας στη σύγχρονη εποχή, με εφαρμογές που εκτείνονται από τις φορητές ηλεκτρονικές συσκευές έως τα ηλεκτρικά οχήματα και τα συστήματα μεγάλης κλίμακας αποθήκευσης ενέργειας. Η διαρκώς αυξανόμενη ζήτηση για ηλεκτροκίνηση και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έχουν επιταχύνει την παραγωγή μπαταριών, εντείνοντας ταυτόχρονα την ανάγκη για ορθολογική διαχείριση των πρώτων υλών. Η εξόρυξη αυτών των υλικών συνεπάγεται σημαντικές περιβαλλοντικές και κοινωνικοοικονομικές επιπτώσεις, ενώ η ανεξέλεγκτη απόρριψη μπαταριών στο τέλος του κύκλου ζωής τους ενέχει σοβαρούς κινδύνους για το περιβάλλον. Η ανακύκλωση και η επαναχρησιμοποίηση των μπαταριών λιθίου αποτελούν κρίσιμες στρατηγικές για την ενίσχυση της κυκλικής οικονομίας και τη βιώσιμη αξιοποίηση των ενεργειακών πόρων. Η ανακύκλωση πραγματοποιείται μέσω διαφορετικών τεχνικών, όπως η μηχανική επεξεργασία, οι πυρομεταλλουργικές και οι υδρομεταλλουργικές μέθοδοι, οι οποίες επιτρέπουν την ανάκτηση πολύτιμων μετάλλων. Παράλληλα, η επαναχρησιμοποίηση μπαταριών που δεν πληρούν πλέον τις απαιτήσεις για χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα βρίσκει εφαρμογή σε σταθερά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, σε μικροδίκτυα και σε οικιακές εγκαταστάσεις, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του προϊόντος και μειώνοντας την ανάγκη για εξόρυξη νέων πόρων. Η διττή αυτή προσέγγιση αποφέρει πολλαπλά οφέλη: συμβάλλει στη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος, ενισχύει την ασφάλεια εφοδιασμού σε πρώτες ύλες, δημιουργεί νέες οικονομικές ευκαιρίες και στηρίζει την πράσινη μετάβαση. Ωστόσο, η εφαρμογή της αντιμετωπίζει σημαντικές προκλήσεις, όπως το υψηλό κόστος συλλογής και επεξεργασίας, η έλλειψη τυποποίησης στη σχεδίαση των μπαταριών, καθώς και οι περιορισμένες υποδομές, ιδιαίτερα σε χώρες όπως η Ελλάδα. Σε διεθνές επίπεδο, η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει υιοθετήσει κανονιστικό πλαίσιο που προβλέπει συγκεκριμένους στόχους συλλογής και ανακύκλωσης, με σκοπό την ενίσχυση της κυκλικής οικονομίας και τη μείωση της εξάρτησης από εξωευρωπαϊκές πρώτες ύλες. Η Ελλάδα, αν και βρίσκεται σε αρχικό στάδιο ανάπτυξης στον συγκεκριμένο τομέα, έχει τη δυνατότητα να αξιοποιήσει ευρωπαϊκούς πόρους και να επενδύσει σε καινοτόμες πρακτικές. Συνοψίζοντας, η ανακύκλωση και η επαναχρησιμοποίηση μπαταριών λιθίου δεν αποτελούν απλώς περιβαλλοντική αναγκαιότητα, αλλά και στρατηγική προτεραιότητα για τη βιώσιμη ανάπτυξη. Η μελέτη και εφαρμογή ολοκληρωμένων πρακτικών διαχείρισης μπορεί να προσφέρει ουσιαστική συμβολή στην πράσινη μετάβαση, στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων και στην ενίσχυση της ανταγωνιστικότητας της ευρωπαϊκής και ελληνικής οικονομίας.

ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Όνοματεπώνυμο Φοιτητή  Παρασύρη Δήμητρα:

Α.Μ 2019050028

Ημερομηνία Παρουσίασης Δευτέρα 11-5-2026

Ώρα : 5μμ

Αίθουσα: https://tuc-gr.zoom.us/j/98064281697?pwd=aqL9pn0n6cfbdAeK690l0jX3rMTrrb.1

Θέμα ΔE «Ολοκληρωμένη Διαχείριση Αστικών Στερεών οργανικών Αποβλήτων : αντιλήψεις, προκλήσεις και προοπτικές της μεθόδου κομποστοποίησης»

Title «Integrated Management of Municipal Solid Organic Waste: perceptions, challenges and prospects of the composting method»

Επιβλέπων: Δάρας Τρύφων

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1 Δάρας Τρύφων

2 Φιλιππάκης Μιχάλης, ΠΑΠΕΙ, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

3 Αποστολάκης Ιωάννης, ΕΔΙΠ, ΕΚΠΑ, Ιατρική Σχολή

Περίληψη:

Η διαχείριση των αστικών στερεών αποβλήτων αποτελεί μία από τις σημαντικότερες περιβαλλοντικές προκλήσεις της σύγχρονης εποχής. Η συνεχής αύξηση της παραγωγής απορριμμάτων, σε συνδυασμό με την παραδοσιακή πρακτική της υγειονομικής ταφής, οδηγεί στην υπερφόρτωση των χώρων διάθεσης, στην εξάντληση φυσικών πόρων και στην υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Ιδιαίτερα προβληματικό είναι το οργανικό κλάσμα των αποβλήτων, το οποίο, όταν καταλήγει σε χώρους ταφής, υποδομείται αναερόβια, παράγοντας μεθάνιο και συμβάλλοντας στην κλιματική αλλαγή, ενώ παράλληλα δημιουργεί στραγγίσματα που ρυπαίνουν τα υπόγεια ύδατα. Στο πλαίσιο αυτό, η κομποστοποίηση αναδεικνύεται ως μία βιώσιμη και περιβαλλοντικά φιλική μέθοδος διαχείρισης των οργανικών αποβλήτων. Πρόκειται για μια αερόβια βιολογική διεργασία κατά την οποία οι μικροοργανισμοί αποδομούν την οργανική ύλη, μετατρέποντάς την σε σταθερό προϊόν, το κομπόστ, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εδαφοβελτιωτικό. Τα βασικά πλεονεκτήματα της κομποστοποίησης περιλαμβάνουν τη σημαντική μείωση του όγκου των αποβλήτων, τη βελτίωση της γονιμότητας και της δομής του εδάφους, καθώς και την ενίσχυση της κυκλικής οικονομίας μέσω της επαναχρησιμοποίησης των θρεπτικών στοιχείων. Ωστόσο, η εφαρμογή της συνοδεύεται και από ορισμένες προκλήσεις, όπως η ανάγκη σωστής διαλογής στην πηγή, οι απαιτήσεις σε διαθέσιμο χώρο, ιδιαίτερα σε αστικές περιοχές, καθώς και η πιθανότητα εμφάνισης οσμών σε περιπτώσεις μη ορθής διαχείρισης. Η παρούσα διπλωματική εργασία περιλαμβάνει τη διεξαγωγή πρωτογενούς έρευνας μέσω ερωτηματολογίου, με στόχο τη διερεύνηση του επιπέδου γνώσης, των στάσεων και της προθυμίας των πολιτών να υιοθετήσουν πρακτικές κομποστοποίησης. Η ανάγκη για την πραγματοποίηση της έρευνας προκύπτει από το γεγονός ότι, παρά τη γενικά θετική στάση απέναντι σε περιβαλλοντικές πρακτικές, η εφαρμογή της κομποστοποίησης παραμένει περιορισμένη. Μέσα από την ανάλυση των απαντήσεων επιδιώκεται ο εντοπισμός των βασικών εμποδίων, όπως η έλλειψη χώρου, ενημέρωσης ή κινήτρων, που δυσχεραίνουν τη συμμετοχή των πολιτών. Η εργασία διαρθρώνεται σε πέντε κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το γενικό πλαίσιο των στερεών αποβλήτων και της διαχείρισής τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται η κομποστοποίηση και τα βασικά χαρακτηριστικά της. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της μεθόδου. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η μεθοδολογία της έρευνας και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο διατυπώνονται τα συμπεράσματα της εργασίας.

Abstract:

Municipal solid waste management constitutes one of the most significant environmental challenges of modern times. The continuous increase in waste generation, combined with the traditional practice of landfilling, leads to the overloading of disposal sites, depletion of natural resources, and environmental degradation. The organic fraction of waste is particularly problematic, as when disposed of in landfills, it undergoes anaerobic decomposition, producing methane and contributing to climate change, while also generating leachate that contaminates groundwater.

In this context, composting emerges as a sustainable and environmentally friendly method for managing organic waste. It is an aerobic biological process in which microorganisms decompose organic matter, converting it into a stable product known as compost, which can be used as a soil conditioner. The main advantages of composting include significant reduction in waste volume, improvement of soil fertility and structure, and promotion of the circular economy through nutrient recycling. However, its implementation also presents certain challenges, such as the need for proper source separation, space requirements—especially in urban areas—and the potential generation of odors in cases of improper management.

This thesis includes the implementation of primary research through a questionnaire, aiming to investigate the level of knowledge, attitudes, and willingness of citizens to adopt composting practices. The necessity of this research arises from the observation that, despite generally positive attitudes toward environmental practices, the actual application of composting remains limited. The analysis seeks to identify key barriers, such as lack of space, insufficient information, and absence of incentives, which hinder public participation.

The thesis is structured into five chapters. The first chapter presents the general framework of solid waste and its management. The second chapter analyzes composting and its main characteristics. The third chapter discusses the advantages and disadvantages of the method. The fourth chapter describes the research methodology and presents the results of the statistical analysis. Finally, the fifth chapter outlines the main conclusions of the study.

Τίτλος εργασίας: Προσδιορισμός Μηχανικών Αντοχών Ξύλινων Δοκών.

Τίτλος εργασίας στα αγγλικά: Determination of the Mechanical Properties of Wooden Beams.

Τριμελής εξεταστική επιτροπή:

1. Γεώργιος Ξηρουδάκης, επικ.καθηγητής σχολής ΜΗΧΟΠ (Επιβλέπων)

2.Eυάγγελος Πετράκης, επικ. καθηγητής σχολής ΜΗΧΟΠ

3. Δρ. Παντελής Λιόλιος, μέλος ΕΔΙΠ σχολής ΜΗΧΟΠ

Περίληψη

Το ξύλο είναι ένα υλικό που η μηχανική συμπεριφορά του επιτρέπει την χρήση του σε πολλά έργα που αφορούν την υποστήριξη σηράγγων, πρανών, αντιστήριξη πλοίων, κατασκευή οικοδομημάτων, ναυπήγηση πλοίων, τοίχων αντιστήριξης κ.α. Το φυσικό υλικό αυτό έχει χαρακτηριστική ανισότροπη συμπεριφορά και η παρούσα εργασία έχει σαν στόχο την μελέτη των αντοχών του ξύλου στις τρεις κύριες διευθύνσεις του. Για τον λόγω αυτό έγιναν τρεις διαφορετικές δοκιμές: i) μονοαξονική δοκιμή θλίψης, ii) κάμψη τριών σημείων και iii) κάμψη τριών σημείων με εγκοπή. Από τις δοκιμές της θλίψης το βρέθηκε ότι το συγκεκριμένο ξύλο παρουσιάζει αντοχές 57MPa κατά την φόρτιση στον άξονα παράλληλα με τις ίνες που είναι 10 φορές μεγαλύτερη των αντοχών στους άλλους δύο άξονες όπου φαίνεται να παρουσιάζει ισότροπη συμπεριφορά σε αυτό το πείραμα. Αντίθετα στα πειράματα κάμψεως η διεύθυνση φόρτισης με τους δακτύλιους παράλληλα (στην διατομή του ξύλου) με το επίπεδο του φορτίου έδωσε ελαφρώς μεγαλύτερες αντοχές. Τέλος η έντονη πλαστική συμπεριφορά του ξύλου το κάνει ανθεκτικό στην διάδοση των ρωγμών και άρα κατάλληλο για την χρήση του σε έργα αντιστήριξης.
 

Λέξεις Κλειδιά: Ξύλα αντιστήριξης, εγκάρσιως ισότροπο υλικό, οξιά, μονοαξονική αντοχή σε θλίψη, κάμψη τριών σημείων.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ημερομηνία: Παρασκευή, 8 Μαΐου 2026, 14:00
Αίθουσα: Φυσικός χώρος παρουσίασης στις 8 Μαΐου : Εργαστήριο Ευφυών Συστημάτων και Ρομποτικής. Για εξ αποστάσεως παρακολούθηση μέσω Zoom διατίθεται ο ακόλουθος σύνδεσμος: https://tuc-gr.zoom.us/j/5916495419?pwd=SE9NanFkcEJ2aURHSERMQUlrenJCZz09

Ονοματεπώνυμο: ΣΤΕΦΑΝΟΥΛΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ

Θέμα: Σχεδίαση και ανάπτυξη πρωτότυπου πλαισίου ελαφρού οχήματος

Title: Design and development of a lightweight prototype vehicle’s chassis

Εξεταστική Επιτροπή

• ΤΣΟΥΡΒΕΛΟΥΔΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ, Καθηγητής (επιβλέπων)
• ΣΠΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΠΟΛΥΧΡΟΝΗΣ, ΕΔΙΠ
• ΔΟΪΤΣΙΔΗΣ ΕΛΕΥΘEΡΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής

Περίληψη

Το πλαίσιο αποτελεί το βασικό δομικό μέρος κάθε αυτοκινούμενης κατασκευής και στην αυτοκινητοβιομηχανία συνηθίζεται να αποκαλείται ως σασί ή αμάξωμα. Αντικείμενο της συγκεκριμένης εργασίας είναι η σχεδίαση, μελέτη και ανάπτυξη νέου πλαισίου για το πρωτότυπο ηλεκτρικό όχημα με κυψέλες υδρογόνου ER.2021 (το οποίο μετονομάστηκε σε ER.2022), της ομάδας TUCer του Πολυτεχνείου Κρήτης. Η σχεδίαση πραγματοποιείται με γνώμονα τους κανονισμούς συμμετοχής που ορίζει ο διεθνής διαγωνισμός οικονομίας καυσίμου “Shell Eco-marathon”, τις προδιαγραφές για την ασφάλεια του οδηγού, τη βέλτιστη τοποθέτηση και στήριξη των επιμέρους υποσυστημάτων και τέλος την εφικτότητα της κατασκευής. Επίσης, κατά το σχεδιασμό λαμβάνεται υπόψη η τοποθέτηση, η στήριξη και ο τρόπος λειτουργίας του συστήματος αναρτήσεων και του συστήματος διεύθυνσης. Στόχος της μελέτης είναι η μείωση του συνολικού βάρους και η αύξηση της ακαμψίας του πλαισίου σε διαφορετικές φορτίσεις, το οποίο συμβάλλει και στην επίτευξη χαμηλότερης κατανάλωσης ενέργειας. Ο έλεγχος της αντοχής πραγματοποιείται με χρήση εξειδικευμένου λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων. Αρχικά υλοποιείται η διαδικασία της μοντελοποίησης της συνολικής κατασκευής, των υλικών και η εφαρμογή διαφορετικών στατικών φορτίων σε συγκεκριμένα σενάρια προσομοίωσης. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων γίνεται αξιολόγηση της αντοχής και επανασχεδιασμός. Οι αναλύσεις που παρουσιάζονται συγκρίνονται και με παλαιότερα αντίστοιχα σχέδια πλαισίων. Επιπλέον, συγκρίνεται η συμπεριφορά του πλαισίου με χρήση ενός ή πολλαπλών υλικών και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτών των επιλογών. Από τα παραπάνω προκύπτει ο τελικός σχεδιασμός βάσει του οποίου γίνεται η κατασκευή. Η κατασκευή πραγματοποιείται με συγκεκριμένες παραγωγικές μεθόδους με σκοπό την εξοικονόμηση υλικού, τη διαστασιολογική ακρίβεια και τη μηχανική συμπεριφορά. Με το πέρας της κατασκευής το πλαίσιο θα χρησιμοποιηθεί στο νέο όχημα της ομάδας TUCer σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας.

Abstract

Chassis is the main structural part of every self-propelled structure and is referred to in the automotive industry, as frame or chassis. The purpose of this thesis is the design, study, and development of a new chassis for the hydrogen fuel cell electric vehicle ER.2021 (which was renamed ER.2022), of TUCer team of the Technical University of Crete. The design was determined by the rules of participation in Shell Eco- marathon competition, the requirements for maximum vehicle efficiency and driver's safety, the optimal placement and structural support of subsystems, and the manufacturability of the whole structure. The placement, structural support, and function of the suspension and steering system were also taken into consideration in the design. The aim of the study is the weight reduction and the chassis rigidity under different types of loads, which also contributes to energy consumption reduction. The evaluation of chassis rigidity, is accomplished via specialized CAE (Computer Aided Engineering) software by using the finite element analysis method. The modeling process of the total structure includes the type and specifications of materials, and the application of the different types of loads for specific testing scenarios. According to the results of the analysis, the mechanical behavior is evaluated and the design is reassessed. The different types of analysis are compared with the previous chassis of the TUCer team vehicles. Moreover, the mechanical behavior of the chassis is compared with the use of one or multiple materials, presenting the advantages and the disadvantages of their use. Based on the above, the design is finalized and the manufacturing processes follow, in order to deliver the chassis for on road testing scenarios of the complete vehicle.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ημερομηνία: Τρίτη, 12 Μαΐου 2026, 15:30
Αίθουσα: Indigo

Ονοματεπώνυμο: ΜΗΛΑΘΙΑΝΑΚΗΣ ΑΝΤΩΝΙΟΣ

Θέμα: Βελτιστοποίηση Υβριδικού Συστήματος ΑΠΕ με Αποθήκευση Ηλεκτρισμού και Υδρογόνου: Εφαρμογή στο Λιμάνι της Ανκόνα

Title: Optimization of a Hybrid RES System with Electricity and Hydrogen Storage: Application to the Port of Ancona

Εξεταστική Επιτροπή

• ΑΡΑΜΠΑΤΖΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής (επιβλέπων)
• ΙΩΑΝΝΙΔΗΣ ΕΥΣΤΡΑΤΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής
• ΤΣΙΝΑΡΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, ΕΔΙΠ

Περίληψη

Αυτή η διπλωματική διατριβή πραγματεύεται μια τεχνοοικονομική και περιβαλλοντική εκτίμηση για το λιμένα της Αγκόνα στην Ιταλία, με σκοπό την ενεργειακή μετάβαση του λιμανιού από συμβατικό λιμάνι πλήρως εξαρτώμενο από το δίκτυο σε ένα βιώσιμο, αυτόνομο, ενεργειακό κόμβο χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Σκοπός της έρευνας είναι να διερευνηθεί κατά πόσο η ενσωμάτωση ενός Συστήματος Αποθήκευσης Ενέργειας (ESS), που αποτελείται από σύστημα αποθήκευσης με μπαταρίες Ιόντων Λιθίου (BESS) και σύστημα αποθήκευσης «Πράσινου» Υδρογόνου (HESS), σε συνδυασμό με το δίκτυο, μπορεί να μειώσει το Εξισωμένο Κόστος Ενέργειας (LCOE) και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου (τόνοι ισοδύναμου CO2/έτος) του Υβριδικού Ενεργειακού Συστήματος του λιμένα (HRES). Προσομοιώνονται και αξιολογούνται δεκατέσσερα σενάρια, με επίπεδα ενεργειακής αυτονομίας από 0 έως 8 ώρες, και συγκρίνονται με ένα βασικό σενάριο αναφοράς όπου η τροφοδοσία γίνεται αποκλειστικά από το δίκτυο. Η προσομοίωση γίνεται σε ωριαίο βήμα με ένα «έξυπνο» μοντέλο Διαχείρισης Ενέργειας (S-EMS) σε Python, το οποίο χρησιμοποιεί λογική κατανομής της αποθήκευσης (δηλαδή ποιο ποσοστό της αποθήκευσης μέσα στο παράθυρο αυτονομίας των 8 ωρών αντιστοιχεί σε BESS και ποιο σε HESS) και αποτελεί τη μεθοδολογία που προτείνεται σε αυτή τη διπλωματική. Η επιλογή των βέλτιστων χωρητικοτήτων του συστήματος προκύπτει μέσω ενός προσαρμοσμένου γενετικού αλγορίθμου. Συμπερασματικά, η συνδυασμένη χρήση BESS και HESS μπορεί να μειώσει σημαντικά τόσο το LCOE όσο και τις εκπομπές που είναι ανάλογες με το πόσο το σύστημα εξακολουθεί να βασίζεται στο δίκτυο, προσφέροντας μια ρεαλιστική προοπτική για μεγαλύτερη βιωσιμότητα και ενεργειακή αυτονομία του λιμανιού.

Abstract

This thesis presents a techno-economic and environmental assessment for the port of Ancona, Italy in order to support its transition from a conventional grid-supported port into a viable, autonomous, low-carbon energy hub. The purpose is to investigate whether the integration of an Energy Storage System (ESS) consisting of a Lithium-Ion Battery Energy Storage System (BESS) and a “Green” Hydrogen Energy Storage System (HESS), and the grid can minimize the Levelized Cost of Energy (LCOE) and the Greenhouse Gas emissions (tnCO2-eq/yr) of the port’s Hybrid Energy Storage System (HRES). Fourteen scenarios are simulated and evaluated based on port autonomy ranging from 0 to 8 hours and compared to a baseline grid only configuration. The simulation is done on an hourly step using a Python-based Smart Energy Management System model (S-EMS) with split storage logic (BESS and HESS sizing percentage of 8 hour autonomy window) which is the model proposed in this thesis. The optimal capacity sizing of the system is decided by a customized genetic algorithm. The thesis concludes that the combination of BESS and HESS can significantly lower the LCOE and emissions based on grid reliance, offering a viable pathway for achieving port sustainability autonomy.

ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ

Όνοματεπώνυμο Μεταπτυχιακού Φοιτητή: ΓΑΛΑΝΟΠΟΥΛΟΥ ΕΥΓΕΝΙΑ

Α.Μ.: 2023057615

Ημερομηνία Παρουσίασης: 13 Μαΐου  (13/05/2026)

Ώρα:  12:00 μμ

Αίθουσα:  Κ2.Α7 (Αίθουσα συνεδριάσεων & τηλεδιασκέψεων)

Zoom link: https://tuc-gr.zoom.us/j/97873413818?pwd=m6KG6zGa8PyS1LZNxVKr1jDSE7Urba.1

Θέμα ΔΜΣ  «Χωροχρονική δυναμική των μετεωρολογικών ξηρασιών στην Ελλάδα και

η συσχέτιση τους με παγκόσμια και τοπικά κλιματικά μοτίβα ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας»

Title MSc «Spatiotemporal footprints of meteorological droughts in Greece and

their teleconnections with global and regional climate patterns»

Επιβλέπων: Αριστείδης  Κουτρούλης

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1. Αριστείδης Κουτρούλης, Αναπληρωτής Καθηγητής (Επιβλέπων)

2. Εμμανουήλ Γρυλλάκης, ΕΔΙΠ

3. Απόστολος Βουλγαράκης, Καθηγητής

Περίληψη:

Η παρούσα μελέτη διερευνά τη χωροχρονική δυναμική των μετεωρολογικών ξηρασιών στην Ελλάδα για την περίοδο 1950 έως τα μέσα του 2024 και εξετάζει τη συσχέτισή τους με μεγάλης κλίμακας ατμοσφαιρικά μοτίβα κυκλοφορίας. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν μηνιαία δεδομένα βροχόπτωσης από την βάση δεδομένων ERA5-Land, βάσει των οποίων υπολογίστηκε ο Δείκτης Τυποποιημένης Βροχόπτωσης (Standardized Precipitation Index-SPI) σε πολλαπλές χρονικές κλίμακες. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη 12-μηνη περίοδο συσσώρευσης (SPI12), ώστε να αποτυπωθούν οι μακροχρόνιες συνθήκες ξηρασίας.

Τα επεισόδια ξηρασίας προσδιορίστηκαν μέσω μιας συνδυαστικής προσέγγισης που βασίζεται σε κατώφλια έντασης και χωρικής έκτασης, διασφαλίζοντας ότι τα ανιχνευόμενα γεγονότα αντιπροσωπεύουν συνεκτικά φαινόμενα μεγάλης κλίμακας και όχι τοπικές ανωμαλίες. Συνολικά εντοπίστηκαν 19 επεισόδια ξηρασίας, τα οποία χαρακτηρίστηκαν ως προς τη διάρκεια, τη μέση ένταση, τη χωρική έκταση, την εποχικότητα και τα πρότυπα χωρικής εξέλιξης. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν σημαντική μεταβλητότητα στα χαρακτηριστικά των ξηρασιών, με αρκετά επεισόδια μεγάλης διάρκειας και εκτεταμένης χωρικής κάλυψης να εμφανίζονται μετά το 1980, υποδηλώνοντας εντατικοποίηση των συνθηκών ξηρασίας κατά τις τελευταίες δεκαετίες. Το πλέον έντονο επεισόδιο (2022-2024) παρουσίασε εξαιρετικά υψηλή ένταση και σχεδόν πανελλαδική χωρική κάλυψη.

Η ανάλυση διερευνά περαιτέρω τη σχέση μεταξύ της μεταβλητότητας της ξηρασίας και κύριων τηλεσυνδέσεων του κλιματικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένων, της Βορειοατλαντικής Ταλάντωσης (North Atlantic Oscillation-NAO), του προτύπου East Atlantic (EA), του προτύπου Scandinavia (SCAND), του El Niño-Southern Oscillation (ENSO) και του Pacific Decadal Oscillation (PDO). Μέσω συγκρίσεων χρονοσειρών και αναλύσεων φάσεων, προκύπτει ότι οι συνθήκες ξηρασίας επηρεάζονται σημαντικά από τα μεγάλης κλίμακας ατμοσφαιρικά μοτίβα, ιδιαίτερα κατά τη χειμερινή περίοδο (DJF). Μεταξύ των εξεταζόμενων δεικτών, τα EA και PDO παρουσιάζουν την ισχυρότερη συσχέτιση με τη μεταβλητότητα της ξηρασίας, ενώ και το NAO εμφανίζει σαφή επίδραση. Αντίθετα, τα SCAND και ENSO παρουσιάζουν ασθενέστερες και λιγότερο σταθερές σχέσεις.

Συνολικά, τα αποτελέσματα αναδεικνύουν ότι οι μετεωρολογικές ξηρασίες στην Ελλάδα αποτελούν σύνθετα, πολυδιάστατα φαινόμενα, τα οποία διαμορφώνονται από την αλληλεπίδραση της έντασης, της διάρκειας, της χωρικής έκτασης και των μεγάλης κλίμακας κλιματικών μηχανισμών. Η παρούσα εργασία συμβάλλει στην κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν την εμφάνιση ξηρασιών στην Ανατολική Μεσόγειο και παρέχει μια επιστημονική βάση για τη βελτίωση της παρακολούθησης, της πρόγνωσης και των στρατηγικών προσαρμογής στην κλιματική μεταβολή.

Abstract:

This study explores the spatiotemporal evolution of meteorological droughts in Greece across the period from 1950 to mid-2024. It examines their correlation with large-scale atmospheric circulation patterns. Monthly precipitation data derived from the ERA5-Land reanalysis dataset were used to calculate the Standardized Precipitation Index (SPI) across various timescales. Emphasis was placed on the 12-month accumulation period (SPI12) to effectively represent long-term drought conditions.

Drought events were identified using a combined approach based on intensity thresholds and spatial coverage criteria, ensuring that detected events represent coherent large-scale phenomena rather than localized anomalies. A total of 19 drought episodes were identified and characterized in terms of duration, mean intensity, spatial extent, seasonality, and propagation patterns. The results reveal substantial variability in drought characteristics, with several long-lasting and spatially extensive events occurring after 1980, indicating an intensification of drought conditions in recent decades. The most severe event (2022-2024) exhibited exceptional intensity and nearly nationwide spatial coverage.

The analysis further investigates the relationship between drought variability and prominent climate teleconnections, including the North Atlantic Oscillation (NAO), East Atlantic (EA) pattern, Scandinavia pattern (SCAND), El Niño-Southern Oscillation (ENSO), and Pacific Decadal Oscillation (PDO). Both comparative analyses of time series and phase-based assessments suggest that drought conditions are substantially affected by large-scale atmospheric circulation patterns, especially during the winter months (DJF). Among the indices examined, EA and PDO demonstrate the strongest correlations with drought variability, while NAO also shows a significant influence. Conversely, SCAND and ENSO exhibit weaker and more inconsistent relationships.

Overall, the findings highlight that meteorological droughts in Greece are complex, multidimensional phenomena shaped by the interaction of intensity, duration, spatial extent, and large-scale climate drivers. The study contributes to the understanding of drought mechanisms in the eastern Mediterranean and provides a basis for improved monitoring, forecasting, and climate adaptation strategies.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Σταματίου Αλεξίου

με θέμα
Διεπαφή Επαυξημένης Πραγματικότητας για τον Έλεγχο Ρομποτικού Βραχίονα μέσω Εστίασης Βλέμματος
Augmented Reality Interface for Robotic Arm Control via Gaze-Based Interaction

Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγήτρια Αικατερίνη Μανιά (επιβλέπουσα)
Καθηγητής Μιχαήλ Λαγουδάκης
Επίκουρος Καθηγητής Νικόλαος Γιατράκος

Περίληψη
Οι Διεπαφές Ανθρώπου-Ρομπότ είναι καθοριστικές για τη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ ανθρώπων και ρομπότ, επιτρέποντας τη διαισθητική επικοινωνία και συνεργασία. Η ρομποτική διαδικασία επιλογής και τοποθέτησης (pick-and-place) αποτελεί τον πυρήνα του αυτόνομου χειρισμού. Όταν εκτελείται σε περιβάλλοντα με πολλά αντικείμενα ή αυξημένη πολυπλοκότητα, τα ρομπότ πρέπει να συνεκτιμούν την επιλεγμένη λαβή και τις επιθυμητές θέσεις τοποθέτησης, προκειμένου να διασφαλιστεί η επιτυχής εκτέλεση.
Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει ένα πλαίσιο επαυξημένης πραγματικότητας (AR) βασισμένο σε προσομοίωση, το οποίο είναι σχεδιασμένο να υποστηρίζει τον έλεγχο ενός ρομποτικού βραχίονα, καθοδηγούμενο από το βλέμμα, για εργασίες επιλογής και τοποθέτησης αντικειμένων. Η προτεινόμενη διεπαφή επιτρέπει στους χρήστες να επιλέγουν το αντικείμενο-στόχο είτε μέσω της παραμονής του βλέμματος (gaze dwell) είτε μέσω αλληλεπίδρασης με βλεφάρισμα (blink). Μόλις επιλεγεί ένα αντικείμενο, παράγονται υποψήφιες στάσεις λαβής από ένα ενσωματωμένο σύστημα Ανίχνευσης Θέσης Λαβής (Grasp Pose Detection - GPD) που λειτουργεί στο νέφος σημείων (point cloud) του αντικειμένου, παράγοντας τις δέκα κορυφαίες εφικτές διαμορφώσεις σύλληψης. Ωστόσο, δεδομένου ότι το σύστημα GPD δεν λαμβάνει υπόψη την πολυπλοκότητα της σκηνής, εκπαιδεύτηκε ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης για να αξιολογεί τις παραγόμενες λαβές με βάση την καταλληλότητά τους μέσα στη δεδομένη σκηνή. Για τον καθορισμό της τοποθέτησης, ο χρήστης χειρίζεται έναν εικονικό κλώνο του επιλεγμένου αντικειμένου στον χώρο χρησιμοποιώντας την προσήλωση του βλέμματος (gaze fixation) και τον σταθεροποιεί στην επιθυμητή θέση τοποθέτησης μέσω βλεφαρίσματος. Αφού αποκτηθούν τόσο οι θέσεις λαβής όσο και τοποθέτησης, οι πληροφορίες αυτές μεταδίδονται στο Robot Operating System (ROS). Στη συνέχεια, ο σχεδιασμός της κίνησης και η παραγωγή της τροχιάς πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας το εργαλείο MoveIt, διασφαλίζοντας εκτέλεση χωρίς συγκρούσεις. Η προκύπτουσα τροχιά αποστέλλεται πίσω στο σύστημα, όπου ο χρήστης λαμβάνει οπτική ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο για το ρομπότ που εκτελεί την εργασία ή, σε περίπτωση αποτυχίας, ένα ενημερωτικό μήνυμα που υποδεικνύει την αιτία (π.χ., μη προσβάσιμος στόχος). Το προτεινόμενο πλαίσιο αξιολογήθηκε σε προσομοιωμένα σενάρια χειρισμού με δύο επίπεδα πολυπλοκότητας σκηνής. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν αξιόπιστη επιλογή αντικειμένου με βάση το βλέμμα, αποτελεσματική εκτέλεση της λαβής και αποδοτική ολοκλήρωση της εργασίας. Συνολικά, η εργασία αυτή συμβάλλει στους τομείς της επαυξημένης πραγματικότητας και του ρομποτικού χειρισμού, παρουσιάζοντας μια διεπαφή AR καθοδηγούμενη από το βλέμμα, η οποία ενσωματώνει την επιλογή λαβής μέσω μηχανικής μάθησης με τον σχεδιασμό κίνησης που βασίζεται στο ROS.

Abstract 
Human-Robot Interfaces are pivotal in bridging the gap between humans and robots, enabling intuitive communication and collaboration. Robotic pick-and-place constitutes the core of autonomous manipulation. When conducted in cluttered or complex environments, robots must jointly reason about the selected grasp and desired placement locations to ensure successful execution. This thesis presents a simulation-based augmented reality (AR) framework designed to support gaze-driven control of a robotic arm for object pick-and-place tasks. The proposed interface allows users to select the target object either through gaze dwell or blink interaction. Once an object is selected, candidate grasp poses are generated by an integrated Grasp Pose Detection (GPD) system operating on the object’s point cloud, producing the top ten feasible grasp configurations. However, since GPD does not take into consideration scene complexity, a machine learning model is trained to evaluate the generated grasps based on their suitability within the given scene. For placement specification, user manipulates a virtual clone of the selected object in space using gaze fixation and locks it at the desired placement position via blinking. After, both grasp and placement poses have been acquired, this information is transmitted to the Robot Operating System (ROS). Motion Planning and trajectory generation are then performed using MoveIt, ensuring collision-free execution. The resulting trajectory is sent back to the system, where user receives real-time visual feedback of the robot performing the task or, in the case of failure, an informative log indicating the cause (e.g., unreachable target). The proposed framework was evaluated in simulated manipulation scenarios with two levels of scene complexity. The results demonstrate reliable gaze-based object selection, effective grasp execution, and efficient task completion. Overall, this work contributes to the fields of augmented reality and robotic manipulation by presenting a gaze-driven AR interface that integrates learning-based grasp selection with ROS-based motion planning.

Meeting ID: 989 8380 3627
Passcode: 688370

ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Ζαχαρίας Καραναστάσης

Α.Μ.:2016050033

Ημερομηνία Παρουσίασης:08/05/2026

Ώρα:13:30

Αίθουσα: https://tuc-gr.zoom.us/j/96848543974?pwd=ZDd3UkM3YUI5bGttSXpMVmUvcit4dz09

Θέμα ΔE «Μελέτη της Αντίδρασης της Ξηρής Αναμόρφωσης του Μεθανίου σε Υποστηριγμένους Καταλύτες Ni»

Title «Investigation of the reaction of dry methane reforming over supported Ni catalysts»

Επιβλέπουσα:Καθηγήτρια Παρασκευή Παναγιωτοπούλου

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1Καθηγήτρια Παρασκευή Παναγιωτοπούλου

2Καθηγητής Ιωάννης Γεντεκάκης

3Καθηγητής Δημήτριος Γουρνής

Περίληψη:

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία εξετάζει τη ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου (Dry Methane Reforming, DRM) σε υποστηριγμένους καταλύτες νικελίου (Ni), ως στρατηγική ταυτόχρονης αξιοποίησης του CH₄ και του CO₂ προς παραγωγή αερίου σύνθεσης (syngas). Αφού παρουσιαστούν οι βασικές αντιδράσεις, τα θερμοδυναμικά/κινητικά όρια και οι παράπλευρες οδοί (π.χ. Boudouard, cracking), εξετάζονται οι επιδράσεις θερμοκρασίας, πίεσης, GHSV και παρουσίας ιχνών H₂O/H₂S στην απόδοση και τη σταθερότητα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους καταλύτες Ni: ρόλος και περιορισμοί (coking, sintering), επιδράσεις διασποράς/μεγέθους, και η συμβολή του φορέα (Al₂O₃, SiO₂, MgO, CeO₂–ZrO₂) μέσω χαρακτηριστικών του όπως η επιφανειακή βασικότητα και η αναγωγιμότητα. Συζητούνται η προσθήκη προωθητών (π.χ. Ru, La) και προχωρημένες στρατηγικές σύνθεσης καταλυτών (sol–gel, microwave, perovskite derived/exsolution), καθώς και αναδυόμενες προσεγγίσεις αντιδραστήρων (membrane, ηλεκτροθερμική, plasma/photothermal). Για τη σύγκριση των αποτελεσμάτων, τονίζεται η ανάγκη κανονικοποίησης των ρυθμών αντίδρασης (π.χ. STY(Space–Time Yield) για εφαρμογή και συχνότητα αναστροφής (Turnover Frequency, TOF) για κανονικοποίηση του ρυθμού ανά ενεργή θέση) και ο αποκλεισμός αντιστάσεων στη μεταφορά μάζας και θερμότητας. Προτείνεται αυστηρό πρωτόκολλο σταθερότητας με πειράματα Time On Stream (TOS) >100 h και κύκλους αναγέννησης (οξείδωση/αεριοποίηση coke → αναναγωγή), συνοδευόμενο από χαρακτηρισμό τόσο των φρέσκων όσο και των χρησιμοποιημένων (μετά τα πειράματα σταθερότητας) καταλυτών (TEM/XRD, chemisorption, TGA/TPO/Raman, XPS/TPR). Συνολικά, η βιβλιογραφία δείχνει ότι όταν το Ni διασπείρεται σε φορείς με ευκίνητα άτομα οξυγόνου, δηλ. υψηλή αναγωγιμότητα (π.χ. CeO₂–ZrO₂) και ιδιαίτερα παρουσία προωθητών όπως Ru ή La επιτυγχάνει καλύτερη ισορροπία δραστικότητας–ανθεκτικότητας, ιδίως σε μεσαίες–υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας. Λέξεις-κλειδιά: Dry reforming of methane, Ni catalysts, supports (CeO₂–ZrO₂), promoters (Ru, La), coking, sintering, TOF, GHSV, exsolution, membrane/electrified DRM.

Abstract:

This thesis examines dry methane reforming (DRM) over supported nickel (Ni) catalysts as a strategy for the simultaneous utilization of CH₄ and CO₂ to produce synthesis gas (syngas). After presenting the basic reactions, thermodynamic/kinetic limits, and side reactions (e.g., Boudouard, cracking), the effects of temperature, pressure, GHSV, and the presence of traces of H₂O/H₂S on performance and stability are examined. Particular emphasis is given to Ni catalysts: role and limitations (coking, sintering), dispersion/size effects, and the contribution of the support (Al₂O₃, SiO₂, MgO, CeO₂–ZrO₂) through characteristics such as surface basicity and reducibility. The addition of promoters (e.g., Ru, La) and advanced catalyst synthesis strategies (sol–gel, microwave, perovskite-derived/exsolution) are discussed, as well as emerging reactor approaches (membrane, electrothermal, plasma/photothermal). To compare results, the need to normalize reaction rates (e.g., STY (Space–Time Yield) for application and turnover frequency (Turnover Frequency, TOF) for normalization of the rate per active site) and the exclusion of mass and heat transfer resistances. A strict stability protocol is recommended with Time On Stream (TOS) experiments >100 h and regeneration cycles (oxidation/gasification of coke → reduction), accompanied by characterization of both fresh and used (after stability experiments) catalysts (TEM/XRD, chemisorption, TGA/TPO/Raman, XPS/TPR). Overall, the literature shows that when Ni is dispersed on carriers with mobile oxygen atoms, i.e., high reducibility (e.g., CeO₂–ZrO₂) and especially in the presence of promoters such as Ru or La, it achieves a better balance of activity and durability, especially at medium to high operating temperatures. Keywords: Dry reforming of methane (DRM); Ni catalysts; supported catalysts; coking; sintering; TOF; STY; GHS V; exsolution; membrane/ electrified DRM.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Αθανασίου Χριστόπουλου

με θέμα
Ομοσπονδιακή Βελτιστοποίηση Σμήνους Σωματιδίων (PSO) σε Μικροϋπηρεσίες Kafka Streams με χρήση DeepLearning4J
Federated Particle Swarm Optimization (PSO) on DeepLearning4J-powered Kafka Streams Microservices

Εξεταστική Επιτροπή
Επίκουρος Καθηγητής  Νικόλαος Γιατράκος (Επιβλέπων)
Καθηγητής Αντώνιος Δεληγιαννάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής Βασίλειος Σαμολαδάς

Περίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει ένα κατανεμημένο σύστημα για την εκπαίδευση νευρωνικών δικτύων με χρήση του αλγορίθμου Βελτιστοποίησης Σμήνους Σωματιδίων (Particle Swarm Optimization – PSO), ως εναλλακτική προσέγγιση στην μέθοδο η Στοχαστική Κατηφόρα Κλίση (Stochastic Gradient Descent – SGD). Το σύστημα υλοποιείται με χρήση των Apache Kafka και Kafka Streams, όπου οι εργαζόμενοι κόμβοι λειτουργούν ως ανεξάρτητα σωματίδια και επικοινωνούν ασύγχρονα μέσω Kafka, κάτι που επιτρέπει επίσης τη λειτουργία του σε ομοσπονδιακά (federated) περιβάλλοντα. Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική είναι παραμετροποιήσιμη και επεκτάσιμη, υποστηρίζοντας διαφορετικές διαμορφώσεις του PSO, τρόπους επικοινωνίας και στρατηγικές εκπαίδευσης νευρωνικών δικτύων.
Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές σύγχρονες υλοποιήσεις του PSO, το σύστημα λειτουργεί με ασύγχρονο τρόπο, επιτρέποντας στους εργαζόμενους κόμβους να ενημερώνουν τα μοντέλα τους ανεξάρτητα χωρίς καθολικό συγχρονισμό, γεγονός που βελτιώνει τον χρόνο εκπαίδευσης και την επεκτασιμότητα. Το σύστημα υποστηρίζει επίσης διαφορετικές στρατηγικές επικοινωνίας, συμπεριλαμβανομένης της καθολικής και της βασισμένης σε γειτονιές ανταλλαγής πληροφορίας, καθώς και μηχανισμούς φιλτραρίσματος επικοινωνίας, επιτρέποντας ευέλικτο έλεγχο της συμπεριφοράς του σμήνους.
Το σύστημα αξιολογήθηκε πειραματικά σε πολλαπλά σύνολα δεδομένων, με έμφαση τόσο στην ποιότητα πρόβλεψης όσο και στην απόδοση του συστήματος, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου εκπαίδευσης και του επικοινωνιακού κόστους. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η εκπαίδευση με PSO είναι εφικτή σε κατανεμημένα και ομοσπονδιακά περιβάλλοντα και ότι το προτεινόμενο σύστημα υποστηρίζει βελτιστοποίηση χωρίς παραγώγους και παράλληλη επεξεργασία, διατηρώντας παράλληλα ανταγωνιστική απόδοση.

Abstract 
This thesis presents a distributed system for training neural networks using Particle Swarm Optimization (PSO) as an alternative to conventional gradient-based methods, such as Stochastic Gradient Descent (SGD). It is implemented using Apache Kafka and Kafka Streams, where workers act as independent particles and communicate asynchronously through Kafka topics, which also enables operation in federated settings. The proposed architecture is configurable and extensible, supporting different PSO configurations, communication modes, and neural network training strategies.
Unlike traditional synchronous PSO implementations, the system operates in an asynchronous manner, allowing workers to update independently without global synchronization, which improves training time and scalability. The system also supports different communication strategies, including global, neighborhood-based information sharing and communication filtering, enabling flexible control over swarm behavior.
The system was evaluated experimentally on multiple datasets, with emphasis on both predictive quality and system performance, including training time and communication overhead. The results show that PSO training is feasible in distributed and federated settings and that the proposed system supports derivative-free and parallel optimization, while maintaining competitive performance.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Κωνσταντίνου Δώρα

με θέμα

Aσύγχρονος προγραμματισμός (Flow-based Programming) στον Ιστό των Πραγμάτων (Web of Things)
Asynchronous Flow-Based Programming in the Web of Things

Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ευριπίδης Πετράκης
Επίκουρος Καθηγητής Νικόλαος Γιατράκος
Δρ Χρύσα Τσιναράκη (EU Council, ICT Application Coordinator and Analyst)

Περίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός συστήματος προσομοίωσης έξυπνης κατοικίας, βασισμένου σε ασύγχρονη επικοινωνία. Η υλοποίηση πραγματοποιείται στην πλατφόρμα Node-RED και αξιοποιεί το πρότυπο AsyncAPI (έκδοση 3+) ως τυπικό συμβόλαιο επικοινωνίας μεταξύ των επιμέρους συνιστωσών.
Το AsyncAPI χρησιμοποιείται για τον ορισμό της δομής του επιπέδου ανταλλαγής μηνυμάτων, συμπεριλαμβανομένων των καναλιών επικοινωνίας, των σχημάτων δεδομένων και των προτύπων αλληλεπίδρασης publish–subscribe, παρέχοντας μια τυποποιημένη και μηχανικά αναγνώσιμη περιγραφή της επικοινωνίας, κατάλληλη για event-driven περιβάλλοντα του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT).
Για την ενσωμάτωση του προτύπου, αναπτύχθηκε προσαρμοσμένος κόμβος στην πλατφόρμα Node-RED, ο οποίος υλοποιήθηκε ως έργο σε Node.js. Ο κόμβος αυτός είναι υπεύθυνος για τη σύνδεση με τον εξυπηρετητή MQTT, τη δημιουργία και διαχείριση των καναλιών επικοινωνίας (topics), καθώς και για την επικύρωση των ανταλλασσόμενων μηνυμάτων βάσει JSON Schema, διασφαλίζοντας τη συνέπεια και την ορθότητα των δεδομένων.
Στο πλαίσιο της προσομοίωσης, υλοποιείται ένα ολοκληρωμένο μοντέλο έξυπνης κατοικίας που περιλαμβάνει συστήματα φωτισμού, συστήματα θέρμανσης και κλιματισμού, οικιακές συσκευές, αισθητήρες περιβάλλοντος και έξυπνες πρίζες με δυνατότητες απομακρυσμένου ελέγχου και παρακολούθησης ενεργειακής κατανάλωσης. Επιπλέον, αξιοποιείται το OpenAPI για την υλοποίηση σύγχρονων λειτουργιών μέσω webhooks.
Τέλος, μέσω της χρήσης subflows στο Node-RED, το σύστημα επεκτείνεται για την προσομοίωση πολλαπλών κατοικιών, συγκροτώντας ένα εικονικό έξυπνο δίκτυο γειτονιάς. Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει την κλιμάκωση του συστήματος και τη μελέτη της κατανεμημένης ενεργειακής κατανάλωσης, αναδεικνύοντας τα πλεονεκτήματα του specification-driven σχεδιασμού σε εφαρμογές IoT.

Abstract 
This thesis focuses on the design and implementation of a smart-home simulation system based on asynchronous communication. The system is developed on the Node-RED platform and utilizes the AsyncAPI standard (version 3+) as a formal communication contract between distributed components.
AsyncAPI is used to define the structure of the messaging layer, including communication channels, data schemas, and publish–subscribe interaction patterns, providing a standardized and machine-readable description of communication, suitable for event-driven Internet of Things (IoT) environments.
To integrate this standard, a custom node was developed within Node-RED, implemented as a project in Node.js. This node is responsible for establishing the connection to the MQTT server, creating and managing communication channels (topics), and validating exchanged messages based on JSON Schema, ensuring the consistency and correctness of the exchanged data.
Within the simulation, a comprehensive smart-home model is implemented, including lighting systems, heating and cooling systems, household appliances, environmental sensors, and smart plugs that enable remote control and energy consumption monitoring. Furthermore, OpenAPI is utilized to implement synchronous operations through webhooks.
Finally, by using subflows in Node-RED, the system is extended to simulate multiple smart homes, forming a virtual smart neighborhood. This approach enables system scalability and supports the analysis of distributed energy consumption, highlighting the advantages of specification-driven design in IoT applications.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ημερομηνία: Δευτέρα, 4 Μαΐου 2026, 12:30
Αίθουσα: Εργαστήριο βιομηχανικών, Ενεργειακών και περιβαλλοντικών συστημάτων

Ονοματεπώνυμο: ΛΙΤΣΑΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ

Θέμα: Η ενεργειακή μετάβαση της Ευρώπης : Οικονομικές και γεωπολιτικές προκλήσεις

Title: Europe's energy transition: economic and geopolitical challenges

Εξεταστική Επιτροπή

• ΠΑΠΑΕΥΘΥΜΙΟΥ ΣΠΥΡΙΔΩΝ, Καθηγητής (επιβλέπων)
• ΚΟΝΣΟΛΑΚΗΣ ΜΙΧΑΗΛ, Καθηγητής
• ΙΨΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής

Περίληψη

Η εργασία μελετά την ενεργειακή μετάβαση της Ευρώπης, η οποία αντιμετωπίζει έντονες γεωπολιτικές και οικονομικές προκλήσεις. Η Ευρωπαϊκή Ένωση, προσπαθώντας να απεξαρτηθεί από τnν εισαγωγή ενέργειας και να στραφεί προς τις ανανεώσιμες πηγές, έχει ανακοινώσει ένα φιλόδοξο σχέδιο πλήρους ενεργειακής μετάβασης. Στόχος της είναι η υιοθέτηση μιας πιο φιλικής προς το περιβάλλον πολιτικής, η οποία θα βασίζεται κυρίως στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ο βασικός σκοπός της εργασίας είναι να αναλύσει το σχέδιο αυτό, να εντοπίσει τις προκλήσεις και τους κινδύνους που περιέχει και να διερευνήσει εάν είναι εφαρμόσιμο σε πραγματικές οικονομικές και γεωπολιτικές συνθήκες. Εξετάζει ερωτήματα όπως εάν η Ευρώπη διαθέτει την απαραίτητη τεχνολογία και τους οικονομικούς πόρους για να στηρίξει τη μετάβαση αυτή, και πόσο θα χρειαστεί να προσαρμόσει τη γεωπολιτική της στρατηγική. Παράλληλα, η Ευρώπη πρέπει να αντιμετωπίσει τη νέα εξάρτηση από κρίσιμα ορυκτά, όπως το λίθιο και το κοβάλτιο, που απαιτούνται για τις τεχνολογίες ανανεώσιμης ενέργειας, και να εξασφαλίσει μια σταθερή προμήθεια αυτών των πόρων. Συνολικά, η εργασία εξετάζει εάν η Ευρώπη μπορεί να διατηρήσει την ενεργειακή και γεωπολιτική της σταθερότητα σε αυτή τη μεταβατική περίοδο, ενώ ανταγωνίζεται με παγκόσμιες υπερδυνάμεις όπως η Κίνα και οι ΗΠΑ.

Abstract

The paper studies the energy transition of Europe, which is facing intense geopolitical and economic challenges. The European Union, in an effort to wean itself off energy imports and switch to renewable sources, has announced an ambitious plan for a complete energy transition. Its aim is to adopt a more environmentally friendly policy based mainly on renewable energy sources. The main purpose of the paper is to analyse this plan, identify the challenges and risks it contains and explore whether it is feasible in real economic and geopolitical conditions. It examines questions such as whether Europe has the necessary technology and economic resources to support this transition, and how much Europe will need to adapt its geopolitical strategy. At the same time, Europe must address the new dependence on critical minerals such as lithium and cobalt needed for renewable energy technologies, and ensure a stable supply of these resources. Overall, the paper examines whether Europe can maintain its energy and geopolitical stability in this transitional period while competing with global superpowers such as China and the US.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Κωνσταντίνου Όντρια

με θέμα
Βραχυπρόθεσμη Πρόβλεψη Χρηματοοικονομικών Δεδομένων με Χρήση Μοντέλων Χρονοσειρών και Μεθόδων Μηχανικής Μάθησης
Short-Term Forecasting of Financial Market Data Using Time Series Models and Machine Learning Methods

Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Διονύσιος Χριστόπουλος (επιβλέπων)
Καθηγητής Μιχαήλ Λαγουδάκης
Δρ. Σοφία Τσακιρίδου (Σχολή ΗΜΜΥ, ΕΔΙΠ)

Περίληψη
Οι χρηματοοικονομικές αγορές έχουν παραδοσιακά θεωρηθεί ως ένας από τους βασικούς δείκτες οικονομικής δραστηριότητας, με τις αγορές μετοχών να προσελκύουν ιδιαίτερη προσοχή, καθώς οι τιμές των μετοχών αντανακλούν την αγοραία αξία μιας επιχείρησης, την αναμενόμενη μελλοντική της κερδοφορία, τις προοπτικές ανάπτυξης και τους επενδυτικούς κινδύνους που αντιμετωπίζει, καθώς και τις ευρύτερες οικονομικές συνθήκες. Συνεπώς, η προσπάθεια πρόβλεψης των τιμών καθώς και των αποδόσεων των μετοχών θεωρείται μία από τις πιο σύνθετες προκλήσεις στη σύγχρονη χρηματοοικονομική οικονομική θεωρία. Σύμφωνα με την Υπόθεση της Αποτελεσματικής Αγοράς (Fama, 1970), οι χρηματοοικονομικές αγορές είναι πληροφοριακά αποτελεσματικές, γεγονός που συνεπάγεται ότι οι τιμές των μετοχών ενσωματώνουν πλήρως όλες τις δημόσια διαθέσιμες πληροφορίες, με αποτέλεσμα οι επενδυτές να μην μπορούν να επιτυγχάνουν συστηματικά υπερβάλλουσες αποδόσεις. Παραδοσιακά, για σκοπούς πρόβλεψης χρησιμοποιούνται οικονομετρικά μοντέλα χρονοσειρών, όπως το μοντέλο Αυτοπαλίνδρομου Ολοκληρωμένου Κινητού Μέσου Όρου (Autoregressive Integrated Moving Average – ARIMA). Ωστόσο, δεδομένου ότι τα χρηματοοικονομικά δεδομένα συχνά παρουσιάζουν το φαινόμενο της συσσώρευσης της μεταβλητότητας (volatility clustering), εφαρμόζονται συχνά επεκτάσεις όπως τα μοντέλα ARIMA-GARCH για την καλύτερη αποτύπωση της δυναμικής της αγοράς. Παράλληλα, τα τελευταία χρόνια τεχνικές μηχανικής μάθησης εφαρμόζονται ολοένα και περισσότερο στην πρόβλεψη χρηματοοικονομικών δεδομένων. Ιδιαίτερα, ο αλγόριθμος Extreme Gradient Boosting (XGBoost) έχει αναδειχθεί σε ένα ισχυρό εργαλείο πρόβλεψης, λόγω της ικανότητάς του να διαχειρίζεται μη γραμμικές σχέσεις και χώρους χαρακτηριστικών υψηλών διαστάσεων. 
Παρακινούμενη από τις  παραπάνω εξελίξεις, η παρούσα διπλωματική εργασία αξιολογεί την ακρίβεια πρόβλεψης των μοντέλων ARIMA, ARIMA-GARCH και XGBoost χρησιμοποιώντας δεδομένα μετοχών πέντε μεγάλων αμερικανικών εταιρειών, οι οποίες αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς τομείς της οικονομίας. Συγκεκριμένα, εξετάζονται μετοχές των εταιρείων Apple Inc. (AAPL), Microsoft Corp. (MSFT), Exxon Mobil Corp. (XOM), JPMorgan Chase & Co. (JPM), και The Coca-Cola Company (KO). Οι προβλέψεις των ημερήσιων λογαριθμικών αποδόσεων πραγματοποιούνται με τη χρήση ενός πλαισίου κυλιόμενης πρόβλεψης ενός βήματος ώστε να προσομοιωθούν ρεαλιστικές συνθήκες πρόβλεψης εκτός δείγματος, ενώ η ακρίβεια των μοντέλων αξιολογείται με τη χρήση μετρικών ακρίβειας πρόβλεψης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ακρίβεια πρόβλεψης εξαρτάται τόσο από τα χαρακτηριστικά των μετοχών που περιλαμβάνονται στο υπό εξέταση χαρτοφυλάκιο όσο και από τις προδιαγραφές του εκάστοτε μοντέλου. Παρότι το μοντέλο ARIMA είναι ικανό να αποτυπώσει γραμμικές σχέσεις, το υβριδικό μοντέλο ARIMA–GARCH αποτελεί απαραίτητη επέκταση του βασικού μοντέλου ARIMA, καθώς επιτρέπει τη βελτίωση των προβλέψεων λαμβάνοντας υπόψη και το φαινόμενο της συσσώρευσης μεταβλητότητας. Τέλος, το μοντέλο XGBoost επιτυγχάνει ελαφρώς υψηλότερη ακρίβεια στις προβλέψεις του σε σύγκριση με τα υπόλοιπα μοντέλα, ιδιαίτερα όταν το σύνολο χαρακτηριστικών ιδιοτήτων εμπλουτίζεται με  πρόσθετα χαρακτηριστικά (engineered features) και εξωτερικούς δείκτες της αγοράς. Ωστόσο, τα κέρδη ως προς την ακρίβεια πρόβλεψης παραμένουν οριακά σε σύγκριση με το μοντέλο αναφοράς του τυχαίου περιπάτου (random walk). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι, παρότι το μοντέλο μηχανικής μάθησης μπορεί να προσφέρει μια ελάχιστα αυξημένη προβλεπτική ικανότητα, η συνολική συμπεριφορά των αποδόσεων των μετοχών παραμένει συμβατή με την Υπόθεση της Αποτελεσματικής Αγοράς.

Abstract 
Financial markets have traditionally been perceived as one of the major indicators of economic activity, with the equity markets attracting particular attention, as stock prices reflect the market value of a company, its expected future profitability, growth potential, and risk, as well as broader economic conditions. Therefore, forecasting stock prices and returns is considered one of the most important challenges in today's financial economics. According to the Efficient Market Hypothesis (Fama 1970), financial markets are informationally efficient, implying that asset prices fully reflect all publicly available information; this means that investors cannot systematically generate abnormal profits. Traditionally, econometric time series models, such as the Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA) model, are used for forecasting purposes. However, considering that financial data often exhibit volatility clustering, extensions such as ARIMA–GARCH models are frequently applied to better capture market dynamics. Furthermore, in recent years, machine learning techniques have also been increasingly applied in financial forecasting. In particular, Extreme Gradient Boosting (XGBoost) has emerged as a powerful predictive tool, owing to its ability to handle non-linear relationships and high-dimensional feature spaces. 
Motivated by these developments, this dissertation evaluates the forecasting performance of ARIMA, ARIMA–GARCH, and XGBoost models, using daily stock data from five major U.S. corporations representing various sectors of the economy: Apple Inc. (AAPL), Microsoft Corp. (MSFT), Exxon Mobil Corp. (XOM), JPMorgan Chase & Co. (JPM), and The Coca-Cola Company (KO). Forecasts of daily log-returns are generated using a rolling one-step-ahead framework to simulate realistic out-of-sample prediction conditions, and model performance is evaluated using standard forecasting accuracy metrics. The results indicate that predictive accuracy depends on the characteristics of the assets included in the portfolio and the specifications used in the model. Although the ARIMA model can capture linear relationships, the ARIMA-GARCH hybrid model is a necessary extension of the baseline ARIMA model, which can provide enhanced predictions by also accounting for volatility clustering. Finally, the XGBoost model provides slightly higher predictive accuracy compared to the other models, especially if the feature set is enriched with engineered variables and external market indicators. However, the predictive accuracy gains are marginal compared to the random walk model. Overall, the results indicate that even if the machine learning model can provide some predictive accuracy, the overall behavior of the stocks is consistent with the Efficient Market Hypothesis.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ανδρέα Λοπάτα

με θέμα

Αλγόριθμοι Ομαδοποίησης για την Βέλτιστη Τοποθέτηση Μικροϋπηρεσιών στο Kubernetes 
Clustering Algorithms for Optimal Microservices Scheduling in Kubernetes

Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ευριπίδης Πετράκης (επιβλέπων)
Καθηγητής Γεώργιος Χαλκιαδάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής Βασίλειος Σαμολαδάς

Περίληψη
Η ευρεία υιοθέτηση της αρχιτεκτονικής μικροϋπηρεσιών στις σύγχρονες εφαρμογές έχει οδηγήσει σε σημαντικές προκλήσεις όσον αφορά τη διαχείριση και την ενορχήστρωση αυτών των υπηρεσιών. Το Kubernetes, ένα εργαλείο για την ενορχήστρωση containerized εφαρμογών, έχει καταστεί μια δημοφιλής επιλογή για τη διαχείριση μικροϋπηρεσιών. Ένα Kubernetes cluster αποτελείται από Nodes (VMs) που μπορούν να περιέχουν ένα ή περισσότερα pods. Κάθε pod μπορεί να περιέχει μία ή περισσότερες μικροϋπηρεσίες.
Για την τοποθέτηση αυτών των pods στα Nodes, το Kubernetes χρησιμοποιεί έναν default scheduler που λαμβάνει αποφάσεις με βάση τα αιτήματα και τα όρια πόρων. Αυτή η default στρατηγική τοποθέτησης είναι στατική και δεν λαμβάνει υπόψη τις αλλαγές στο workload, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε μη βέλτιστες τοποθετήσεις. Πολλές στρατηγικές τοποθέτησης έχουν προταθεί για τη βελτιστοποίηση της τοποθέτησης των pods στο cluster, ωστόσο οι περισσότερες είναι στατικές και δεν προσαρμόζονται στις μεταβολές του workload, οδηγώντας σε λύσεις που ενδέχεται να μην είναι βέλτιστες.
Στην παρούσα εργασία προτείνουμε μια δυναμική στρατηγική τοποθέτησης που χρησιμοποιεί έναν incremental density-based clustering algorithm, προκειμένου να ενημερώνει δυναμικά την τοποθέτηση των μικροϋπηρεσιών σε απόκριση στις αλλαγές του workload.
Για την αξιολόγηση της απόδοσης της προτεινόμενης adaptive στρατηγικής, τη συγκρίνουμε με μια στατική στρατηγική τοποθέτησης που χρησιμοποιεί τον ίδιο density-based clustering algorithm, αλλά χωρίς προσαρμογή στις μεταβολές του workload. Χρησιμοποιούνται δύο benchmark εφαρμογές, το Google Online Boutique (eShop) και το iXen, οι οποίες αναπτύσσονται σε ένα πραγματικό Kubernetes cluster στο GCP.
Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η δυναμική προσέγγιση μειώνει σημαντικά το εξερχόμενο traffic και βελτιώνει τον χρόνο απόκρισης σε σύγκριση με τη στατική προσέγγιση. Επιπλέον, η δυναμική μέθοδος τοποθέτησης επιτυγχάνει χαμηλότερο χρόνο εκτέλεσης και μειωμένη χρήση CPU, οδηγώντας σε μικρότερο υπολογιστικό κόστος σε σχέση με την επανεκτέλεση της στατικής μεθόδου, καθιστώντας την κατάλληλη για real-time δυναμική τοποθέτηση μικροϋπηρεσιών.

Abstract 
The widespread adoption of microservices-based architecture in modern applications has led to significant challenges in managing and orchestrating these services effectively. Kubernetes, a tool for orchestrating containerized applications, has become a popular choice for managing microservices. A Kubernetes cluster consists of Nodes(VMs) that can host one or more pods. Each pod can contain one or more microservices.
To allocate these pods on the Nodes, Kubernetes uses a default scheduler that makes placement decisions based on resource requests and limits. This default placement strategy is a static one and does not take into account the workload changes so it can lead to suboptimal placements. Many placement strategies have been proposed to optimize the placement of the pods in the cluster, but most of them are static and do not adapt to changing workloads leading to placements that may not be optimal.
In our work we propose an adaptive placement strategy that uses an incremental density-based clustering algorithm to update the placement of microservices in response to workload changes.
To evaluate the performance of our adaptive placement strategy, we compare it with a static placement strategy that uses the same clustering density-based algorithm but does not adapt to workload changes. Two benchmarks applications are used, Google’s Online Boutique eShop and iXen, which are deployed on a real Kubernetes cluster in GCP. Experimental results demonstrate that the adaptive clustering approach significantly reduces egress traffic and improves response time compared to the static approach. Furthermore, the adaptive placement method achieves lower execution time and CPU utilization leading to lower overhead cost, compared to rerunning the static placement method, making it suitable for real-time adaptive microservice placement.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Θωμά Λάγκαλη

με θέμα

Προστασία Ιδιωτικότητας σε Ομοσπονδιακή Μάθηση
Privacy Preservation in Federated Learning

Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Αθανάσιος Λιάβας (επιβλέπων)
Καθηγητής Γεώργιος Καρυστινός
Καθηγητής Θρασύβουλος Σπυρόπουλος 

Περίληψη
Η μηχανική μάθηση επιτυγχάνει πλέον κορυφαία απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, ωστόσο η εκπαίδευση των μοντέλων βασίζεται συχνά σε μεγάλα σύνολα δεδομένων που περιέχουν ευαίσθητες πληροφορίες, δημιουργώντας σημαντικές προκλήσεις ως προς την προστασία της ιδιωτικότητας. Η Ομοσπονδιακή Μάθηση (Federated Learning) έχει αναδειχθεί ως μία κατανεμημένη αρχιτεκτονική εκπαίδευσης που μειώνει τον κίνδυνο αυτό, αποφεύγοντας τη συγκέντρωση των ακατέργαστων δεδομένων σε κεντρικούς εξυπηρετητές.
Παρ’ όλα αυτά, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η διαρροή πληροφοριών παραμένει δυνατή τόσο σε κεντρικοποιημένα όσο και σε ομοσπονδιακά σενάρια εκπαίδευσης μέσω επιθέσεων που επιχειρούν την ανακατασκευή δεδομένων εκπαίδευσης από τα εκπαιδευμένα μοντέλα ή από τις παραγώγους.
Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά τη χρήση του πλαισίου της Διαφορικής Ιδιωτικότητας (Differential Privacy) ως μιας θεμελιωμένης μαθηματικά προσέγγισης για τον περιορισμό της διαρροής πληροφορίας. Η Διαφορική Ιδιωτικότητα παρέχει θεωρητικές εγγυήσεις προστασίας περιορίζοντας την επίδραση κάθε μεμονωμένης εγγραφής του συνόλου εισόδου στα αποτελέσματα του αλγορίθμου μέσω της προσθήκης κατάλληλου θορύβου, εισάγοντας έναν αναπόφευκτο συμβιβασμό μεταξύ ιδιωτικότητας και απόδοσης του μοντέλου.
Στο πλαίσιο της εργασίας πραγματοποιείται θεωρητική και πειραματική μελέτη μηχανισμών διαφορικά ιδιωτικής εκπαίδευσης τόσο σε κλασικά μοντέλα μηχανικής μάθησης όσο και σε σενάρια Ομοσπονδιακής Μάθησης. Συγκεκριμένα, εξετάζονται τεχνικές perturbation εξόδου (output perturbation), perturbation αντικειμενικής συνάρτησης (objective perturbation) και perturbation παραγώγων (gradient perturbation) στο πλαίσιο μοντέλων softmax regression, ενώ σε περιβάλλον Ομοσπονδιακής Μάθησης αξιολογούνται διαφορικά ιδιωτικοί μηχανισμοί βασισμένοι στο perturbation παραγώγων. Οι κίνδυνοι διαρροής αξιολογούνται μέσω επιθέσεων Model Inversion σε μοντέλα softmax regression και επιθέσεων Deep Leakage from Gradients (DLG και iDLG) σε ομοσπονδιακά σχήματα εκπαίδευσης, χρησιμοποιώντας σύνολα δεδομένων εικόνων όπως τα MNIST και CIFAR-10.
Τα πειραματικά αποτελέσματα παρέχουν μια αναλυτική αξιολόγηση του συμβιβασμού μεταξύ ιδιωτικότητας και απόδοσης για διαφορετικές τιμές του προϋπολογισμού ιδιωτικότητας (privacy budget) και διαφορετικές ρυθμίσεις εκπαίδευσης, αναδεικνύοντας τον τρόπο με τον οποίο η Διαφορική Ιδιωτικότητα περιορίζει την επιτυχία επιθέσεων ανακατασκευής, επηρεάζοντας παράλληλα την ακρίβεια και τη ταχύτητα σύγκλισης των μοντέλων. Συνολικά, η εργασία προσφέρει μια ολοκληρωμένη θεωρητική και πειραματική ανάλυση της προστασίας ιδιωτικότητας στη μηχανική μάθηση και στην Ομοσπονδιακή Μάθηση υπό εγγυήσεις Διαφορικής Ιδιωτικότητας, συμβάλλοντας στην κατανόηση της ασφαλούς ανάπτυξης κατανεμημένων συστημάτων μάθησης.

Abstract 
Machine learning models achieve state-of-the-art performance across a wide range of applications, but their reliance on large datasets containing sensitive personal information raises significant privacy concerns. Federated Learning has emerged as a distributed training paradigm that mitigates some of these risks by avoiding the centralization of raw data. However, recent studies have demonstrated that privacy leakage remains possible in both centralized and federated settings through inference attacks that reconstruct information about the training data from trained models or exchanged gradients.
This thesis investigates the use of Differential Privacy as a framework for limiting information leakage during the training process. Differential Privacy provides formal guarantees by bounding the influence of individual training records through the introduction of carefully calibrated noise, leading to a fundamental trade-off between model privacy and utility. We present a theoretical and experimental study of differentially private learning mechanisms in both standard machine learning and federated learning environments. In particular, (1) output perturbation, objective perturbation, and gradient perturbation techniques are analyzed in the context of softmax regression models, and (2) differentially private gradient-based mechanisms are evaluated within Federated Learning. Privacy risks are assessed using Model Inversion attacks against softmax regression models and Deep Leakage from Gradients (DLG and iDLG) attacks against federated learning schemes on image datasets such as MNIST and CIFAR-10.
The experimental results provide a detailed evaluation of the privacy–utility trade-off under different privacy budgets and training configurations, demonstrating how Differential Privacy mitigates reconstruction attacks while affecting model accuracy and convergence. Overall, this thesis presents a comprehensive theoretical and empirical analysis of privacy-preserving machine learning and federated learning under Differential Privacy guarantees, providing practical insight into the deployment of secure distributed learning systems. 

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών
Διοίκηση της Τεχνολογίας και της Καινοτομίας

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Τρίτη, 28 Απριλίου 2026, 13:30
https://tuc-gr.zoom.us/j/84376874961?pwd=WTVEY1RZQzhST0lUcDNuR1U5T1M1dz09

Ονοματεπώνυμο: ΓΑΛΑΝΗ ΔΑΦΝΗ

Θέμα: «Εμπιστοσύνη, Ασφάλεια και Συμμόρφωση σε Συνδεδεμένες Ιατρικές Συσκευές: Μια Εννοιολογική Λύση για τη Διακυβέρνηση του Κύκλου Ζωής»

Title: "Trust, Security and Compliance in Connected Medical Devices: A Conceptual Solution for Lifecycle Governance"

Εξεταστική Επιτροπή

• ΧΡΙΣΤΟΔΟΥΛΟΥ ΙΩΑΝΝΗΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής (επιβλέπων)
• ΤΣΑΦΑΡΑΚΗΣ ΣΤΕΛΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής
• ΚΑΡΥΣΤΙΝΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Καθηγητής

Περίληψη

The advancement of connected medical devices has revolutionized the healthcare sector by enabling remote monitoring, diagnosis, and treatment. However, interconnectedness has exposed these devices to significant cybersecurity risks, posing threats to patient safety and data privacy. My assignment will focus on exploring a comprehensive cybersecurity and trust management framework that aligns addresses current gaps in secure lifecycle management for connected medical devices.

ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Σαμινέλη Ευαγγελία

Α.Μ.: 2017050023

Ημερομηνία Παρουσίασης: Τρίτη 26 Απριλίου 2026

Ώρα: 13:00

Αίθουσα: https://tuc-gr.zoom.us/j/99318152289?pwd=OyqJiqP2cbsFaJcUX3fabbmNCui617.1

Meeting ID: 993 1815 2289
Password: 009317

Θέμα ΔE «Τεχνικό-Οικονομική Ανάλυση Μονάδας Παραγωγής Βιοεξανθρακώματος από Απόβλητα Ελαιοτριβείου στην Ελλάδα »

Title: «Techno-Economic Analysis of a Biochar Production Plan Using Olive Mill Waste in Greece. »

Επιβλέπων: Στυλιανός Ροζάκης

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1. Στυλιανός Ροζάκης

2. Απόστολος Γιαννής

3. Αλέξανδρος Στεφανάκης

Περίληψη:

Η παρούσα εργασία μελετά την οικονομική βιωσιμότητα συστημάτων παραγωγής βιοεξανθρακώματος εφαρμόζοντας μια τεχνικό-οικονομική ανάλυση. Στόχος είναι η διερεύνηση της δυνατότητας μετατροπής ενός αγρό-βιομηχανικού αποβλήτου σε προϊόν προστιθέμενης αξίας, συμβάλλοντας παράλληλα στην βιώσιμη διαχείριση αποβλήτων και στην ενίσχυση της κυκλικής οικονομίας. 

Για την συγκεκριμένη ανάλυση έχουν στηθεί δύο περιπτώσεις μελέτης που αφορούν την εγκατάσταση μιας μονάδας παραγωγής βιοεξανθρακώματος με την χρήση στερεών αποβλήτων ελαιοτριβείων ως πρώτη ύλη. Το πρώτο σενάριο αφορά εγκατάσταση μονάδας μεγάλης δυναμικότητας και βασισμένη σε τεχνολογία ήδη υπάρχουσας μονάδας στην Ιρλανδία, με τροφοδοσίας πρώτης ύλης από περισσότερα του ενός ελαιοτριβείου της περιοχής της Κορίνθου. Το δεύτερο εξετάζει την εγκατάσταση μικρότερης κλίμακας κινητής μονάδας πυρόλυσης, ίδιας τεχνολογίας,  με αξιοποίηση αποβλήτων από μία επιχείρηση. Η τεχνική αξιολόγηση των περιπτώσεων βασίζεται στα χαρακτηριστικά της πρώτης ύλης και στις βασικές παραμέτρους της διεργασίας πυρόλυσης, ενώ η οικονομική ανάλυση περιλαμβάνει τον υπολογισμό επενδυτικού κόστους, λειτουργικού κόστους, ταμειακών ροών, Καθαρής Παρούσας Αξίας (ΚΠΑ) και Εσωτερικού Συντελεστή Απόδοσης (ΕΣΑ). Από την ανάλυση ευαισθησίας συμπεραίνουμε ότι ένας σημαντικός παράγοντας επιρροής η τιμή πώλησης του αφού επηρεάζει σημαντικά την κερδοφορία και επακόλουθα την οικονομική βιωσιμότητα των περιπτώσεων.

Για την αποτύπωση της αβεβαιότητας των οικονομικών παραμέτρων και την επίδραση τους στην οικονομικής βιωσιμότητας των περιπτώσεων εφαρμόστηκε προσομοίωση Monte Carlo. Για την 1η Περίπτωση , εκτιμήθηκε υψηλή πιθανότητα θετικής ΚΠΑ και υψηλή πιθανότητα ο ΕΣΑ να ξεπερνά το προεξοφλητικό επιτόκιο. Αντίθετα η 2η Περίπτωση, χαρακτηρίζεται από χαμηλότερες πιθανότητες και έτσι από υψηλότερη αβεβαιότητα και επενδυτικό κίνδυνο. Επιβεβαιώνεται έτσι η χρηματοοικονομική ανάλυση, με τους οικονομικούς δείκτες για την 1η Περίπτωση να είναι εξαιρετικά αποδοτικοί και για την 2η Περίπτωση το επενδυτικό σχέδιο να παρουσιάζει αρνητική ΚΠΑ και επακόλουθα τιμή ΕΣΑ κάτω του προεξοφλητικού επιτοκίου.

Συνολικά, η εργασία αναδεικνύει ότι η οικονομική βιωσιμότητα της παραγωγής βιοεξανθρακώματος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κλίμακα παραγωγής και της συνθήκες της αγοράς, παρέχοντας χρήσιμα συμπεράσματα για τον σχεδιασμό και βελτιστοποίηση σχετικών επενδύσεων. 

Abstract:

The study examines the economic viability of biochar production systems through a techno-economic analysis. The goal is to assess the feasibility of transforming agricultural-industrial waste into a valuable product while also promoting sustainable waste management and enhancing the circular economy.

For this analysis, two study scenarios have been established for installing a biochar production unit that uses oil-mill solid waste, specifically oil pomace, as the raw material. The first scenario involves installing a large-capacity unit using existing Irish technology, with raw material supplied by more than one local oil mill located in Korinthos. The second considers the installation of a smaller-scale mobile pyrolysis unit, of the same technology, utilising waste from a single enterprise. The technical assessment of the cases is based on the characteristics of the raw material and the key parameters of the pyrolysis process, while the economic analysis includes the calculation of investment costs, operational costs, cash flows, Net Present Value (NPV), and Internal Rate of Return (IRR). The sensitivity analysis concluded that a significant influencing factor is the selling price of biochar, as it significantly affects economic viability.

A Monte Carlo simulation was performed to capture the uncertainty of the economic parameters and their impact on the financial viability of the scenarios. For the 1st Scenario, a high probability of a positive NPV and a high probability that the IRR exceeds the discount rate were estimated. In contrast, the 2nd is characterized by lower probabilities and thus higher uncertainty and investment risk. This confirms the financial analysis, with the economic indicators for the 1st scenario being highly profitable, while for the 2nd the investment plan exhibits a negative NPV and consequently an IRR below the discount rate.

Overall, the study highlights that the economic viability of biochar production depends largely on the scale of production and market conditions, providing useful conclusions for the design and optimization of relevant investments.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ημερομηνία: Δευτέρα, 27 Απριλίου 2026, 10:00
Αίθουσα: Δ5.015

Ονοματεπώνυμο: ΚΙΑΓΙΑΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ

Θέμα: ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΕΜΑΧΙΩΝ ΠΕΡΙΠΛΟΚΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ ΣΕ ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ CNC ΜE ΧΡΗΣΗ CAD/CAM

Title: DESIGN AND MANUFACTURING OF COMPLEX GEOMETRY PARTS IN CNC MACHINES USING CAD/CAM SOFTWARE

Εξεταστική Επιτροπή

• ΑΝΤΩΝΙΑΔΗΣ ΑΡΙΣΤΟΜΕΝΗΣ, Καθηγητής (επιβλέπων)
• ΑΛΕΥΡΑΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, Επίκουρος Καθηγητής
• ΣΤΑΥΡΟΥΛΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Καθηγητής

Περίληψη

Κατασκευή τεμαχίων περίπλοκης γεωμετρίας με χρήση εργαλειομηχανών cnc (Τόρνος, φραίζα). Σχεδίαση τεμαχίων με λογισμικό CAD. Προγραμματισμός μηχανών με χρήση λογισμικού CAM

Abstract

Manufacturing of complex geometry parts using cnc machines (lathe, milling machine). Designing with CAD software. Machine programming with CAM software.

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Μαρίας Νικολούδη

με θέμα

Διατήρηση Απορρήτου σε Ομοσπονδιακή Μάθηση 
Privacy Preservation in Federated Learning

Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Αθανάσιος Λιάβας (Επιβλέπων)
Καθηγητής Γεώργιος Καρυστινός
Καθηγητής Μηχαήλ Λαγουδάκης

Περίληψη
Η διαδεδομένη χρήση τεχνικών μηχανικής μάθησης σε διάφορους τομείς έχει εγείρει σοβαρές ανησυχίες σχετικά με την ιδιωτικότητα των χρηστών. Η Ομοσπονδιακή Μάθηση έχει αναδειχθεί ως λύση, καθώς επιτρέπει την εκπαίδευση των νευρωνικών δικτύων μέσω παραλλαγών του αλγορίθμου Stochastic Gradient Descent και του διαμοιρασμού ενημερώσεων μοντέλων χωρίς να εκθέτει τα πρωτογενή δεδομένα. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες επισημαίνουν την δυνατότητα απειλής για την ασφάλεια των χρηστών που προκύπτει από επιθέσεις που μπορούν να ανακατασκευάσουν δεδομένα αντιστρέφοντας τις διαμοιραζόμενες κλίσεις (gradients). Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τις πιθανές απειλές αξιολογώντας διεξοδικά τις σύγχρονες επιθέσεις αντιστροφής κλίσης και προτείνοντας έναν πιθανό μηχανισμό άμυνας για τον περιορισμό των κινδύνων.
Η αξιολόγηση επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας διάφορα μοντέλα νευρωνικών δικτύων εκπαιδευμένα στο σύνολο δεδομένων MNIST. Οι επιθέσεις διεξάγονται σε διάφορα στάδια της εκπαίδευσης και η αποτελεσματικότητά τους ποσοτικοποιείται συγκρίνοντας τις ανακατασκευασμένες εικόνες με τις πρωτότυπες, χρησιμοποιώντας καθιερωμένες μετρικές. Επιπλέον, παρουσιάζεται μία νέα παραλλαγή της αρχικής επίθεσης {Deep Leakage from Gradients, που ονομάζεται Normalized Deep Leakage from Gradients και βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα της ανακατασκευής των εικόνων. Τα πειραματικά αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι ο διαμοιρασμός των κλίσεων θέτει σε κίνδυνο την ιδιωτικότητα των χρηστών, ενώ παράλληλα αναδεικνύουν την άμεση εξάρτηση της αποτελεσματικόητας των επιθέσεων από την αρχιτεκτονική πολυπλοκότητα των νευρωνικών δικτύων, το μέγεθος του batch που χρησιμοποιείται και το στάδιο της εκπαίδευσης.
Ο προτεινόμενος μηχανισμός άμυνας είναι εμπνευσμένος από τη διαφορική ιδιωτικότητα (Differential Privacy) και περιλαμβάνει την προσθήκη γκαουσιανού θορύβου ανάλογου του μέτρου της κλίσης. Ο μηχανισμός έχει σχεδιαστεί ώστε να ελαχιστοποιεί τη διαρροή πληροφορίας χωρίς να επηρεάζει σημαντικά την απόδοση της εκπαίδευσης. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι ο συνδυασμός πολύπλοκων αρχιτεκτονικών με μεγαλύτερα μεγέθη batch, συμβάλλει σημαντικά στη διατήρηση του απορρήτου των χρηστών με ελάχιστη επίδραση στην απόδοση του μοντέλου. 
Εν κατακλείδι, η εργασία αυτή παρέχει μία ολοκληρωμένη ανάλυση των πιθανών κινδύνων για την ιδιωτικότητα των χρηστών που προκύπτουν από τον διαμοιρασμό των κλίσεων. Προσδιορίζοντας τόσο τις δυνατότητες όσο και τους περιορισμούς των επιθέσεων, σε συνδυασμό με την πρόταση ενός αμυντικού μηχανισμού, αναδεικνύονται τρόποι με τους οποίους μπορεί να ενισχυθεί η ιδιωτικότητα των χρηστών. Τα ευρήματα αυτής της εργασίας όχι μόνο αναγνωρίζουν τους πιθανούς κινδύνους για την ιδιωτικότητα αλλά χτίζουν και τα θεμέλια για μελλοντική έρευνα προς πιο ασφαλή συστήματα. 

Abstract 
The widespread adoption of machine learning techniques in various fields has raised serious concerns regarding the user data privacy. Federated Learning has emerged as a solution, since it enables training neural networks by sharing model updates without exposing raw user data. However, recent studies have highlighted potential vulnerabilities, introduced by gradient inversion attacks, demonstrating data reconstruction from shared gradients. This thesis studies this topic by comprehensively evaluating state-of-the-art gradient inversion attacks and testing a potential defense mechanism to mitigate the risks.
The evaluation is conducted using multiple neural network models trained on the MNIST dataset. The attacks are launched during different stages of training and their effectiveness is quantified by comparing reconstructed images with original ones using established similarity metrics. Furthermore, a variant of the original Deep Leakage from Gradients is introduced, termed Normalized Deep Leakage from Gradients, which significantly improves the reconstruction quality. Experimental results reveal substantial information leakage from gradients, while also demonstrating that attack performance is heavily influenced by the model's architectural complexity, batch size and training stage. 
The proposed defense mechanism is inspired by differential privacy and involves injecting Gaussian noise proportional to the gradient norm. The defense is designed to minimize the information leakage while preserving the training dynamics. Experimental results indicate that when combined with  more complex model architectures and larger batch sizes, the user privacy is preserved with a minimal impact on the model performance. 
In conclusion, this thesis provides a comprehensive study of potential privacy vulnerabilities arising from gradient sharing. Identifying both the strengths and limitations of gradient inversion attacks, alongside with a proposed defense mechanism, this work provides insight for preserving user privacy. The findings not only highlight the privacy risks, but also build a foundation for future research toward more robust systems. 

TECHNICAL UNIVERSITY OF CRETE
School of Electrical and Computer Engineering 
Postgraduate Program

Presentation of  the Research Work Erasmus+ (practice)

by Erasmus+ MSc student Piergiorgio Ferraro titled:

Generalized Quantum Walks: Randomness and Fock-state Lattices

Supervisor
Professor ret. Dimosthenis Ellinas 

Abstract 
We first propose a framework that bridges the definitions of discrete-time and continuous-time quantum walks on the line, which we call here time-parametrized quantum walk. In this context, we investigate the consequences of decreasing the time step in different scenarios, among others the usual unitary evolution, but also a stochastic one with the introduction of decoherence. We introduce another generalization by defining quantum walks on Fock-state lattices (FSLs). Using the setup and the properties discussed for time-parameterized quantum walk on the line, we investigate the dynamics of quantum walks on FSLs, again via unitary and stochastic evolution.
 

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ημερομηνία: Πέμπτη, 23 Απριλίου 2026, 10:00
Αίθουσα: Γ3. 1.14

Ονοματεπώνυμο: ΓΙΑΝΝΑΡΗΣ ΕΥΣΤΑΘΙΟΣ

Θέμα: Ανθεκτικότητα του ενεργειακού συστήματος και ενεργειακή ασφάλεια: Μέθοδοι για την παρακολούθηση και αξιολόγηση τους.

Title: Energy System Resilience and Energy Security: Methods for Monitoring and Evaluation.

Εξεταστική Επιτροπή

• ΣΙΣΚΟΣ ΕΛΕΥΘΕΡΙΟΣ, Επίκουρος Καθηγητής (επιβλέπων)
• ΔΟΥΜΠΟΣ ΜΙΧΑΗΛ, Καθηγητής
• ΙΨΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής

Περίληψη

Η ενεργειακή ασφάλεια και η ανθεκτικότητα είναι δύο έννοιες που κατέχουν κεντρική θέση στη σύγχρονη μελέτη ενεργειακών συστημάτων. Η ενεργειακή ασφάλεια εστιάζει στη διασφάλιση μιας αδιάλειπτης και αξιόπιστης προσφοράς ενέργειας, ικανοποιώντας τις ανάγκες των καταναλωτών σε προσιτές τιμές και με ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Βασικές πτυχές της περιλαμβάνουν την ποικιλομορφία των πηγών ενέργειας, την αξιοπιστία των υποδομών και την ικανότητα αντιμετώπισης εξωτερικών πιέσεων, όπως γεωπολιτικές αλλαγές ή απρόβλεπτες κρίσεις. H ανθεκτικότητα των ενεργειακών συστημάτων αναφέρεται στην ικανότητα τους να αντέχουν, να προσαρμόζονται και να επιστρέφουν στη φυσιολογική τους λειτουργία όταν αντιμετωπίζουν διαταραχές, που οφείλονται σε φυσικές καταστροφές ή τεχνολογικές αστοχίες και κρίσεις. Οι δύο έννοιες είναι άρρηκτα συνδεδεμένες, καθώς ένα ανθεκτικό σύστημα διασφαλίζει τη σταθερότητα της ενεργειακής προσφοράς, ενώ η ενεργειακή ασφάλεια παρέχει τα θεμέλια για την ανθεκτικότητα. Τόσο οι ορισμοί για τις δύο έννοιες όσο και οι μέθοδοι αξιολόγησής τους ποικίλλουν στην επιστημονική βιβλιογραφία. Η έλλειψη ενός εννοιολογικά συνεπούς ορισμού και ο πολυμορφισμός των μεθόδων δημιουργούν προκλήσεις στην εφαρμογή και τη σύγκριση των αποτελεσμάτων. Η αξιολόγηση της ενεργειακής ασφάλειας και της ανθεκτικότητας γίνεται συνήθως μέσω δεικτών, οι οποίοι ποσοτικοποιούν συγκεκριμένες πτυχές των συστημάτων, ή μέσω εννοιολογικών προσεγγίσεων, οι οποίες εστιάζουν στην κατανόηση των βασικών αρχών και των διαδικασιών που διαμορφώνουν την ανθεκτικότητα και την ασφάλεια. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι να εξετάσει τις διαφορές και τα χαρακτηριστικά στις μεθοδολογίες αξιολόγησης τους, αναλύοντας τη σχετική βιβλιογραφία και χρησιμοποιώντας πολυκριτηριακά πλαίσια αξιολόγησης. Η διαδικασία αυτή θα επιτρέψει τη συστηματική σύγκριση και αξιολόγηση των διαφόρων προσεγγίσεων, με στόχο την ανάπτυξη ενός εφαρμόσιμου πλαισίου αξιολόγησης. Το τελικό πλαίσιο θα συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των υφιστάμενων μεθόδων, προσφέροντας μια ολοκληρωμένη προσέγγιση για την αξιολόγηση της ενεργειακής ασφάλειας και της ανθεκτικότητας. Με αυτόν τον τρόπο, η διπλωματική στοχεύει να συμβάλει στην κατανόηση και την εφαρμογή των δύο εννοιών, υποστηρίζοντας την ανάπτυξη πιο αξιόπιστων και βιώσιμων ενεργειακών συστημάτων.

Abstract

Energy security and resilience are two central concepts in the modern study of energy systems. Energy security focuses on ensuring an uninterrupted and reliable energy supply that meets consumer needs at affordable prices while minimizing environmental impacts. Key aspects include energy source diversification, infrastructure reliability, and the ability to withstand external pressures, such as geopolitical shifts or unforeseen crises. Energy system resilience refers to their capacity to endure, adapt, and recover normal operations when facing disruptions caused by natural disasters, technological failures, or crises. The two concepts are inextricably linked, as a resilient system ensures energy supply stability, while energy security provides the foundation for resilience. Both the definitions of these concepts and their evaluation methods vary in scientific literature. The lack of a conceptually consistent definition and the diversity of methods pose challenges in applying and comparing results. Energy security and resilience are typically assessed through indicators, which quantify specific aspects of systems, or through conceptual approaches that focus on understanding the core principles and processes shaping resilience and security. The objective of this thesis is to examine the differences and characteristics of their evaluation methodologies by analyzing relevant literature and employing multi-criteria assessment frameworks. This process will enable a systematic comparison and evaluation of various approaches, aiming to develop a practical assessment framework. The final framework will combine the strengths of existing methods, offering a comprehensive approach to evaluating energy security and resilience. In this way, the thesis seeks to contribute to the understanding and application of these two concepts, supporting the development of more reliable and sustainable energy systems.