Témata projektů IMS 2019/20 - Uhlíková stopa
V současné době probíhá rozsáhlá celospolečenská debata o vlivu člověka na životní prostředí. Jako inženýři jsme povinni mít přehled o technických aspektech problému, racionálně analyzovat situaci, předvídat další vývoj a vytvářet efektivní řešení (ideálně bez ovlivnění nějakou ideologií).
Prostudujte zadanou problematiku a zvolte si vlastní specifikaci problému k sestavení simulačního modelu a simulační studie. V rámci studie navrhněte vlastní nebo analyzujte navrhovaná protiopatření vedoucí ke zlepšení stavu věci (typicky snížení produkovaných emisí, dopadů apod). Na modelu ukažte důsledky navrženého protiopatření do hospodářství, životního stylu, pracovního uplatnění apod. Modely zaměřujte na prognózu budoucího vývoje.
Studii pojměte jako kritiku nebo obhajobu protiopatření, které jsou v daném kontextu společensky diskutovány nebo prosazovány. Zkoumejte proveditelnost protiopatření/plánů/záměrů a jejich ekonomickou náročnost.
Model může být formulován jako Systém hromadné obsluhy, pokud v daném tématu lze ukázat obslužné linky a fronty. Jinak model zpracujte jako diskrétní systém pracující v čase (systém má nějakou časovou evoluci). Pokud má model jasně daný prostorový charakter, pak ho navrhněte jako celulární automat.
Podklady pro sestavení modelu čerpejte z veřejně dostupných zdrojů nebo z vlastních zjišťování v terénu. Studie musí být opřena o alespoň jeden dohledatelný a citovaný zdroj, který přináší údaje o zkoumané problematice nebo o příbuzné problematice.
Hodnocena bude zejména validita modelu a kvalita argumentace. Není nutné, aby zkoumaná problematika byla "nadmíru složitá", ale aby studie vycházela z hodnověrných podkladů, simulační model validně reprezentoval studijní podklady, simulace přehledně ukázala stav věci nebo prognózu vývoje. V experimentování s modelem se zaměřte na různé strategie protiopatření nebo obecně cesty vývoje. Hlavním cílem projektu je vytvořit smysluplnou simulační studii opřenou o vlastní simulační model.
Všeobecný postup
V rámci zadaného okruhu 1-10 si zvolte pod-oblast, která vám vyhovuje. Nastudujte problematiku, identifikujte fenomén vhodný pro další zkoumání, jeho projevy, souvislosti a možná řešení. Vytvořte simulační model popisující zkoumaný fenomén a vliv možných řešení. Zkoumejte dopady možných řešení do ekologie, hospodářství, politiky, životního stylu a podobně. Kriticky zhodnoťte své nálezy. Sepište o věci simulační studii prezentující fakta o situaci, konstrukci modelu, provedené experimenty, komentáře experimentů a vaše závěry. Výstupem projektu nechť je počítačový model a dokument se simulační studií.
1 Uhlíková stopa v dopravě (osobní, nákladní, silniční/letecké/námořní)
Hlavní zdroje produkce emisí. Druhy emisí z dopravy. Pohyb osob a zboží. Spotřeba rozumná a nadměrná. Cestování za prací, volnočasové cestování. Návrh dopravní infrastruktury (budování nových spojů). Budování infrastruktury pro elektro-auta. Provozování infrastruktury pro elektro-auta. Elektro-auta v nákladní přepravě. Lodní doprava a rozsah přesunu zboží napříč Zemí. Přeskupení míst produkce a spotřeby pro vyšší efektivitu přepravy. Alternativní pohony aut (vodík, zemní plyn). Vliv dopravy na životní prostředí. Vliv dopravy na kvalitu života (hluk, emise).
2 Uhlíková stopa v energetice a teplárenství
Druhy energetických zdrojů, jejich provozování a vliv na produkci emisí. Možná protiopatření v podobě investic do modernizace elektráren. Výroba energie z obnovitelných zdrojů (fotovoltaika, voda, vítr, biomasa apod). Náklady spojené s provozem obnovitelných zdrojů (zastavěnost území, přeprava materiálu, regulační zdroje). Provozování bezemisního teplárenství v ČR (jak lze v ČR vytápět bezemisně sídliště). Provozní mix energetických zdrojů. Proveditelnost energetické koncepce EU. Moderní metody uchování energie (baterie, vodík).
3 Uhlíková stopa v průmyslu
Druhy průmyslu a jejich vliv na tvorbu emisí. Rozmístění průmyslových podniků v Evropě a ve světě. Investice do průmyslové výroby za účelem snížení emisí z výroby. Problematika těžkého průmyslu (hutě, petrochemie). Moderní skladba průmyslu a přechod na ekonomiku služeb. Recyklace materiálů. Odpadové hospodářství.
4 Uhlíková stopa v zemědělství, lesnictví a zpracovatelském průmyslu
Produkce emisí z rostlinné a živočišné výroby. Emise vznikající při zpracování zemědělské produkce (potravinářský průmysl). Zakládání lesů a kácení jiných lesů (deštné pralesy). Pěstování agresivních plodin (ve vztahu k půdě, ovzduší). Produkce palmového tuku. Emise z chovu hospodářských zvířat. Skladba potravin v jídelníčku (potraviny zatěžující klima moc/málo). Vliv státních regulací na zemědělství. Spotřeba postřiků a hnojiv v rostlinné výrobě.
5 Uhlíková stopa v chování domáctností (sídlišť, měst)
Produkce emisí vzniklá chováním domáctností (topení, spotřeba, doprava, odpady). Odlišnosti v chování domáctností v různě silných ekonomikách. Spotřeba plastů a obalů. Bezuhlíkaté výtápění domáctností v domech a sídlištích (tepelná čerpadla pro celá sídliště). Produkce, svoz a likvidace odpadů z domáctností.
6 Uhlíková stopa informačních technologií
Provoz data-center, call-center, cloudů a podobně - spotřeba energií a další náklady. Energetická náročnost provozování kryptoměn (ekonomická udržitelnost kryptoměn, prognóza vývoje). Náklady spojené s provozováním rozsáhlých datových sítí (Internet, mobilní telefonní sítě, telekomunikační infrastruktura). Budování infrastruktury 5G sítí (přínosy, náklady). Baterie a akumulátory - výroba, životnost, dopady na životní prostředí, ekologická likvidace, těžba lithia, vývoj nových akumulátorů.
7 Vliv stavebnictví na životní prostředí
Výroba stavebních materiálů (beton, cihly, vápno, dřevo, železné konstrukce, sklo, plasty). Technologie staveb. Životnost staveb (dopravních, průmyslových, obytných, administrativních, vodních apod). Recyklovatelné stavby. Vliv staveb na životní prostředí. Nízkoenergetické stavby - náklady na zbudování versus úspory z provozu. Chytré domy. Spojení staveb a přírody (zelené střechy, instalace včel apod).
8 Ekologie rozvojových zemí
Průmysl a těžba nerostných surovin v rozvojových zemích. Vliv na životní prostředí v lokálním a globálním měřítku. Vliv domáctností a životního stylu na životní prostředí. Hrozby spojené se změnou klimatu - sucho, úroda, dostupnost vody apod. Migrace vynucená změnou klimatu. Účinnost mezinárodních investic do rozvojových zemí.
9 Plasty
Vliv plastů a mikroplastů na životní prostředí. Vývoj ekologicky snadno zlikvidovatelných plastů. Alternativy pro plasty. Výroba a použití plastů v ekonomice. Dopady možných regulací plastů na ekonomiku.
10 Hrabošová krize (model CA)
Prostudujte současný a historický průběh populací hraboše v krajině a na polích v ČR a okolních zemích. Prostudujte metody regulace populace hrabošů. Vytvořte prognostický model populační exploze hrabošů a možných protiopatření (aplikace jedů, hluboká orba, instalace přirozených predátorů).
Vytvořte prostorový model jako celulární automat - buď na malé území s větším detailem nebo na větší územní celky.
Link to this Page