در این زمینه پژوهشی، دانشجویان با فراگیری تکنیک‌های شبیه‌سازی سیستم‌های ترکیبی (چرخه تولید، توزیع و مصرف انرژی) مانند سیستم‌های ترکیبی تولید حرارت و قدرت یا تولید همزمان و … با هدف ارزیابی جایگاه حامل‌های انرژی، گامی تخصصی در جهت بررسی سیستم‌ها از دیدگاه مهندسی انرژی بر می‌دارند. علاوه بر این مشکلات بخش انرژی با دیدگاه سنجش فنی و اقتصادی پروژه‌ها، گام بعدی و تکمیلی این تحقیقات خواهد بود. همچنین در این گرایش، به کمک قوانین اساسی علوم مکانیک، ترمودینامیک و برق قدرت به عنوان مبنای مدل سازی اولیه جهت تراز انرژی سیستم‌ها، جهت گیری فناوری‌های فعلی را به سوی بهینه‌سازی و حداقل کردن مصرف انرژی می‌برد و هم چنین می‌تواند در مدیریت کلان بخش انرژی، تصمیم گیری نهاد و سازمان‌های مربوطه، دیدگاه‌های تلفیقی برنامه ریزی در صنایع و بخش‌های انرژی شامل وزارت نفت و وزارت نیرو کارایی داشته باشد و مدیریت برنامه‌ریزی کشور را با در نظر گرفتن مسایل فنی مرتبط با فرایند انرژی یاری دهد.

در این زمینه پژوهشی، روش‌های مختلف طراحی مفهومی سیستم‌های تبدیل انرژی پیشرفته، سیستم‌های تولید هم زمان برق و حرارت و برودت و همچنین قابلیت انواع سیستم‌های انرژی‌های تجدید پذیر با کمک ابزارهای تحلیلی متفاوت نظیر مدل‌های برنامه‌ریزی ریاضی، مدل‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی و انجام آزمایش‌های تجربی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همچنین دانش‌آموختگان این گرایش می‌توانند با شناخت انواع فناوری‌های پیشرفته انرژی و قابلیت‌های منابع انرژی تجدیدپذیر در کشور علاوه بر توسعه دانش فنی در این زمینه، تدوین برنامه‌های گسترش استفاده از فناوری‌های نوین (نقشه راه یا سندهای راه بردی) در کشور را نیز بر عهده گیرند.

در این زمینه نیز ارتباط متقابل انرژی و محیط زیست به کمک ابزارهای تحلیلی نظیر معادلات دینامیک سیالات، معادلات انتقال جرم و حرارت با در نظر گرفتن تاثیر مسائل اقتصادی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت. همچنین مدل پخش انواع آلاینده‌ها با استفاده از روش‌های مختلف دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار خواهد گرفت و دانشجویان می‌توانند با مطالعه و بررسی روش‌های بازیافت انرژی از ضایعات و پسماندها با توجه به مسایل زیست محیطی در حفظ و حراست از محیط زیست و کاهش آلودگی‌های زیست محیطی نقش مهمی ایفا کنند. از آن جایی که بخش عمده‌ای از آلودگی‌های زیست محیطی ناشی از احتراق سوخت‌های فسیلی برای تامین انرژی می‌باشد اصول و روش‌های کاهش آلودگی‌های زیست محیطی و ارزیابی فنی – اقتصادی آن‌ها از مهم‌ترین مسایلی است که دراین زمینه مورد بررسی قرار می‌گیرد. قوانین و مقررات زیست محیطی، تجارت کردن، بهینه‌سازی مصرف آب و حفظ منابع آبی، تصفیه و استفاده از پساب‌های صنعتی، سیاست‌گذاری ساختاری و در نهایت اعمال استانداردهای زیست محیطی نیز از جمله مواردی اند که در این زمینه پژوهشی در نظر گرفته می‌شود.