Environmentální elektrotechnika

Garant předmětu:

Jan Mikeš

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra ekonomiky, manažerství a humanitních věd

Anotace:

Environmentální elektrotechnika je mezioborový předmět, který spojuje elektrotechnické principy s environmentálními vědami. Studenti se seznámí s elektrickými a elektromagnetickými jevy probíhajícími v atmosféře, geomagnetickém poli, půdě a vodě, a s tím, jak lze tyto jevy měřit, monitorovat a využívat ve prospěch ochrany a obnovy životního prostředí. Kurz pokrývá environmentální senzoriku, atmosférickou elektřinu, geomagnetismus a sluneční aktivitu, kosmické záření, elektrokinetické a elektrochemické metody sanace a ochrany infrastruktury, energy harvesting z přírodních zdrojů i prediktivní varovné systémy. Důraz je kladen na praktickou práci s měřicí technikou a reálnými environmentálními daty, čímž si studenti osvojí dovednosti využitelné v ekologickém inženýrství, udržitelné energetice a environmentálním monitoringu.

Požadavky:

Výuka je založena především na slovních monologických metodách, zejména na přednášce vedené v diskuzi se studenty, aby dosáhli hlubšího porozumění učivu. Zvláštní důraz je kladen na laboratorní výuku, která umožňuje propojení teoretických znalostí s praktickými dovednostmi. Studenti pracují s měřicí technikou v rámci laboratorních úloh, využívají simulační nástroje a provádějí experimenty nejen v laboratorním prostředí, ale i v terénu. Významnou roli hrají také exteriérová měření a práce s reálnými daty v kontextu globálních měření, což přispívá k rozvoji analytického myšlení a schopnosti aplikovat poznatky v reálných podmínkách.

Osnova přednášek:

1. Úvod do environmentální elektrotechniky

2. Fyzikální, chemické, biologické a elektrotechnické aspekty životního prostředí

3. Environmentální senzorika

4. Elektřina a atmosféra globální elektrický obvod

5. Geomagnetické pole a jeho proměny

6. Geomagnetické bouře a sluneční aktivita

7. Kosmické záření a radiační zátěž

8. Vulkanická elektřina a elektrické jevy v extrémních přírodních procesech

9. Elektrokinetické procesy v půdě a jejich využití

10. Elektrochemie v prostředí: koroze, elektrolýza, katodická ochrana

11. Energy harvesting z přírodních jevů

12. Elektřina, vodík a metan z přírodních rozhraní

13. Prediktivní a varovné systémy

14. Řízení environmentálních rizik a dopadů pomocí elektrotechniky

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Porozumět základním principům environmentální elektrotechniky a jejímu významu pro udržitelný rozvoj. Analyzovat a měřit fyzikální, chemické a elektrické vlastnosti prostředí včetně půdy, vody a ovzduší. Pracovat s environmentálními senzory, správně kalibrovat zařízení a interpretovat naměřená data v souladu s normami. Vysvětlit elektromagnetické jevy v atmosféře a geomagnetickém poli Země, včetně vlivu sluneční aktivity. Zhodnotit dopady kosmického záření a elektromagnetických anomálií na infrastrukturu a živé organismy. Navrhnout elektrokinetické a elektrochemické metody sanace kontaminovaných půd a ochrany infrastruktury proti korozi. Využívat přírodní zdroje k energetickému sběru (energy harvesting). Užívat prediktivní systémy založené na elektromagnetických jevech pro včasné varování před přírodními katastrofami. Vyhodnotit environmentální dopady činností člověka na základě dat získaných ze senzorických sítí a navrhnout opatření ke zmírnění těchto dopadů. Aplikovat poznatky z kurzu na praktické úlohy v oblasti ekologického inženýrství, udržitelné energetiky a environmentálního monitoringu.

Studijní materiály:

[1] P. Hoole and S. Hoole, Lightning Engineering: Physics, Computer-based Test-bed, Protection of Ground and Airborne

Systems. Springer International Publishing, 2022. doi: 10.1007/978-3-030-94728-6.

[2] L. I. Dorman, Cosmic Rays in the Earths Atmosphere and Underground. Springer Netherlands, 2004. doi:

10.1007/978-1-4020-2113-8.

[3] V. A. Rakov and M. A. Uman, Lightning: Physics and Effects. Cambridge, England: Cambridge

University Press, 2007.

[4] Vlastní podklady vyučujícího.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektrotechnika, energetika a management - Aplikovaná elektrotechnika 2026 (povinný předmět programu)
• Elektrotechnika, energetika a management - Elektrotechnika a management 2026 (povinný předmět programu)