No (3688)
Number of found documents:
3688
Published from
to
Membránová destilace založená na tenkých polypropylenových membránách: vývoj a testování laboratorní jednotky
Kalnická, Barbora; Svěrák, Tomáš; Kučerík, Jiří
2023 - English
V súvislosti s celosvetovou krízou nedostatku vody sa odsoľovanie oceánskej vody a čistenie odpadových vôd stali veľmi dôležitými oblasťami výskumu. Cieľom tejto práce je prispieť k budúcnosti bez nedostatku pitnej vody zavedením vysoko energeticky účinného spôsobu čistenia vody, pri ktorom sa pomocou membránovej destilácie získava vysokokvalitný produkt. Táto technológia má veľký potenciál stať sa významným prínosom pre priemysel úpravy vody, ale jej plný potenciál ešte nebol využitý z dôvodu nutnosti ďalšieho výskumu. Tento článok poskytuje komplexný prehľad procesu membránovej destilácie vrátane princípov jej fungovania a rôznych typov membránovej destilácie. Okrem toho táto práca poukazuje na problémy spojené s danou technológiou a rieši ich vedecky. Experimentálna štúdia bola vykonaná s cieľom identifikovať najlepšie prevádzkové podmienky pre konkrétny typ hydrofóbnych membrán a zmierniť riziko zmáčania membrán. Z analýzy výhod a nevýhod technológie vyplýva, že hoci má membránová destilácia potenciál byť vysoko efektívna pri čistení vody, čelí obmedzeniam, ktoré je potrebné zohľadniť. In the face of the global water scarcity crisis, ocean water desalination and wastewater purification have become essential technological fields. This research aims to contribute to a future with no fresh water shortage by introducing a highly energetically efficient approach to water purification that produces high-quality product through the use of membrane distillation. This technology holds great promise to become a significant contributor to the water treatment industry. However, its full potential has not yet been realised due to the need for further research. This thesis provides a comprehensive overview of the membrane distillation process, including the principles of its operation and different membrane distillation types. In addition, this study highlights the challenges associated with the technology and addresses them in a scientific manner. An experimental study was conducted to identify the best operational conditions for a specific hydrophobic membrane type and mitigate the risk of membrane wetting. The analysis of the advantages and disadvantages of technology reveals that while membrane distillation has the potential to be highly effective in water purification, it faces limitations that need to be considered.
Keywords:
Membrane distillation; polypropylene hollow fibres; microporous membranes; membrane wetting; laboratory unit for membrane distillation; sodium sulphate; sodium dodecyl sulphate; Membránová destilácia; polypropylénové duté vlákna; mikroporézne membrány; zmáčanie membrán; laboratórna jednotka na membránovú destiláciu; síran sodný; dodecylsíran sodný
Available in a digital repository NRGL
Membránová destilace založená na tenkých polypropylenových membránách: vývoj a testování laboratorní jednotky
V súvislosti s celosvetovou krízou nedostatku vody sa odsoľovanie oceánskej vody a čistenie odpadových vôd stali veľmi dôležitými oblasťami výskumu. Cieľom tejto práce je prispieť k budúcnosti bez ...
Vliv biodegradace bioplastů na půdní vlastnosti
Stanislavová, Veronika; Zlámalová Gargošová, Helena; Kučerík, Jiří
2023 - English
Biodegradabilné polyméry sa na trhu stávajú čoraz populárnejšími, a to najmä v poľnohospodárstve, kde sa vďaka svojim priaznivým vlastnostiam používajú ako nátery a mulčovacie fólie. V tejto štúdii bol skúmaný vplyv poly-3-hydroxybutyrátu (P3HB), vnútrobunkového bakteriálneho polyméru, na rôzne vlastnosti pôdy vrátane fyzikálnych, chemických a biologických parametrov s cieľom posúdiť jeho potenciálne využitie v poľnohospodárstve. Výsledky ukázali, že P3HB mal negatívny vplyv na obsah sušiny v pôde, nadzemnú biomasu a spôsobil mierne zníženie pH pôdy. Okrem toho sa aktivita vybraných enzýmov výrazne zvýšila, keď sa P3HB aplikoval samostatne alebo došlo k ešte väčšiemu nárastu v kombinácií s niektorými pôdnymi doplnkami. Výsledky sa líšili v závislosti od použitého pôdneho doplnku. Účinky boli buď negatívne, neutrálne alebo pozitívne. Na posúdenie miery biodegradácie P3HB, vplyvu P3HB na organickú hmotu a zadržiavanie vody sa použila termogravimetrická analýza. Bolo preukázané, že prítomnosť organických doplnkov ovplyvnila rýchlosť degradácie P3HB a iných organických látok v pôde. Okrem toho aplikácia P3HB do pôdy viedla k inhibícii rastu rastlín (Zea mays L.). Pridanie zmien do pôdy pred aplikáciou P3HB tento účinok zlepšilo len okrajovo. Dospelo sa k záveru, že biodegradácia P3HB podporovala mikrobiálnu aktivitu, čo mohlo v konečnom dôsledku negatívne ovplyvniť dostupnosť esenciálnych živín v pôde. Okrem toho výsledky z termogravimetrickej analýzy naznačujú, že kombinácia P3HB a biouhlia by mohla prispieť k lepšiemu zadržiavania vody v pôde. Biodegradable plastics are gaining popularity as a desirable material in the market, particularly in the agricultural sector, where they are used as coatings and mulch films due to their favourable properties. This study investigated the impact of poly-3-hydroxybutyrate (P3HB), an intracellular bacterial polymer, on various soil properties, including physical, chemical, and biological aspects, to assess its potential in agricultural use. Results showed that the P3HB had a negative effect on the soil dry matter content, aboveground biomass, and a slight decrease in soil pH. Moreover, the activity of selected enzymes was significantly enhanced when P3HB applicated solely or even more increased when combined with a specific amendment. The results varied depending on the amendment; the effects were negative, neutral or positive. The thermogravimetry analysis was used to assess the rate of P3HB biodegradation and the influence of P3HB on organic matter and water retention. It was found that the presence of amendment influenced the degradation rate of P3HB and other organic matter in the soil. Furthermore, the application of P3HB into the soil leads to the inhibition of plant (Zea mays L.) growth. The additions of amendments to soil prior to the application of P3HB improved this effect only marginally. It is concluded that biodegradation of P3HB supported the activity of the microbial community, which could eventually negatively influence the availability of essential nutrients in the soil. The thermogravimetric analysis demonstrated that the incorporation of organic amendments promoted the biodegradation of P3HB. Moreover, the results indicate that a combination of P3HB and biochar could improve soil water retention.
Keywords:
Biodegradable plastics; biodegradation; P3HB; organic amendments; soil properties; enzymatic assays; soil respiration; microbial activity; thermogravimetry; mass loss.; Biodegradovateľné plasty; biodegradácia; P3HB; pôdne doplnky; pôdne vlastnosti; enzymatické testy; respirácia pôdy; mikrobiálna aktivita; termogravimetria; hmotnostný úbytok.
Available in a digital repository NRGL
Vliv biodegradace bioplastů na půdní vlastnosti
Biodegradabilné polyméry sa na trhu stávajú čoraz populárnejšími, a to najmä v poľnohospodárstve, kde sa vďaka svojim priaznivým vlastnostiam používajú ako nátery a mulčovacie fólie. V tejto štúdii ...
Emotion Recognition from Analysis of a Person’s Speech
Knutelský, Martin; Shakil, Sadia; Malik, Aamir Saeed
2023 - English
Táto práca sa zaoberá analýzou rozpoznávania emócií z ľudskej reči. Jej cieľom je navrhnúť a implementovať systém, ktorý je schopný automaticky klasifikovať emočný stav z rečových nahrávok. Riešenie je založené na neurónovej sieti typu Audio Spectrogram Transformer (AST), odvodenej z neurónovej siete Vision Transformer, ktorej vstupom je mel spektrogram. Implementácia riešenia pozostáva z dvoch častí. Prvá časť sa zaoberá extrakciou mel spektrogramu zo vstupnej nahrávky reči, zatiaľ čo v druhej časti predtrénovaný AST model počíta odozvu, ktorej výstupom sú pravdepodobnosti pre uvažované emočné triedy. Tréning a vyhodnotenie implementácie bolo uskutočnené na troch dátových sadách: RAVDESS, Emo-DB a EMOVO. Získané výsledky vo forme neváženej presnosti sú 84.5 % pre RAVDESS, 91.6 % pre Emo-DB a 73.8 % pre EMOVO. Počas tréningu modelu bolo zaznamenávané emitované množstvo CO2 na základe spotrebovanej energie grafickým procesorom. Hlavným výstupom tejto práce je využitie neurónovej siete vychádzajúcej z architektúry typu Transformer, určenej pôvodone pre obrazové úlohy, na rozpoznávanie emócií z ľudskej reči. Ďalším výstupom je hodnota uhlíkovej stopy tréningu neurónovej siete, vyjadrená ako hmotnosť vylúčeného CO2, ktorá dosiahla hodnotu 1058.37 gramov. This thesis deals with the analysis of emotion recognition from human speech. It aims to design and implement a system that can automatically infer emotional states from speech recordings. The solution is based on the Audio Spectrogram Transformer (AST), a derivative of the Vision Transformer neural network, which accepts mel spectrogram as input. The implementation comprehends the pipeline with two stages. In the first stage, a mel spectrogram is obtained from the input speech recording and in the second stage, the pretrained AST model computes output in the form of probabilities of considered emotional classes. The AST implementation was trained and evaluated on three datasets: RAVDESS, Emo-DB and EMOVO. The obtained results in the form of unweighted accuracy are 84.5 % for RAVDESS, 91.6 % for Emo-DB and 73.8 % for EMOVO. During training, the consumed energy of the graphical processing unit was recorded for the calculation of the carbon footprint in terms of emitted CO2. The main contribution of this work is the utilization of neural network based on Transformer architecture, originally used for vision tasks, to classify emotions from speech. Another contribution is carbon footprint tracking of neural network training. The carbon footprint, expressed in emitted CO2 mass is 1058.37 grams.
Keywords:
speech emotion recognition; speech signal processing; classification of emotions; machine learning; deep learning; Vision Transformer; Audio Spectrogram Transformer; carbon footprint; rozpoznávanie emócií z reči človeka; spracovanie rečového signálu; klasifikácia emócií; strojové účenie; hlboké učenie; Vision Transformer; Audio Spectrogram Transformer; uhlíková stopa
Available in a digital repository NRGL
Emotion Recognition from Analysis of a Person’s Speech
Táto práca sa zaoberá analýzou rozpoznávania emócií z ľudskej reči. Jej cieľom je navrhnúť a implementovať systém, ktorý je schopný automaticky klasifikovať emočný stav z rečových nahrávok. Riešenie ...
Návrh miniaturních těles pro kalibraci kritérií tvárného porušování
Salvet, Patrik; Vobejda, Radek; Šebek, František
2023 - English
Numerické simulace se v posledních letech s rostoucí výpočetní kapacitou výrazně rozšiřují. Metoda konečných prvků má velký potenciál k tomu, aby částečně nahradila a doplnila experimenty, které jsou drahé, zdlouhavé a často obtížně proveditelné. Jedno z hlavních využití numerických simulací je predikce a simulace chování materiálu. Tato diplomová práce se zabývá kalibrací a porovnáním různých fenomenologických kritérií tvárného porušování závislých na triaxialitě napětí a třetím invariantu tenzoru deviátoru napětí, které lze implementovat do metody konečných prvků k predikci růstu trhliny. Tato kritéria tvárného porušení byla kalibrovaná pro slitinu hliníku 2024-T351 s využitím makroskopických vzorků. Kalibrace byla provedena v MATLABU aproximací kalibračních bodů kritériem tvárného porušování s využitím optimalizační metody hejna částic. Hookův zákon, nový nedávno publikovaný model plasticity a nesvázaný model tvárného porušování kalibrovaný pomocí makroskopických vzorků byly implementovány do Abaqusu/Explicit za účelem navrhnutí čtyř miniaturních vzorků pro již sestrojené zkušební tahové zařízení. Navržené miniaturní vzorky zachycují různé typy napjatosti v místě iniciace trhliny zahrnující jednoosou napjatost, smykovou napjatost a rovinnou deformaci. Kombinací experimentů a numerických simulací těchto vzorků lze provést kalibraci kritérií tvárného porušování za účelem stanovení vhodnosti miniaturních vzorků pro predikci iniciace a šíření tvárného lomu. Numerical simulations have been rapidly progressing in recent years due to an increasing computational capacity. Finite element method has a great potential to partially replace and complement experiments, which are expensive, time consuming, and often difficult to perform. One of the major applications of numerical simulations is the prediction and simulation of material behavior. This thesis deals with the calibration and comparison of various phenomenological ductile fracture criteria dependent on stress triaxiality and third invariant of the deviatoric stress tensor, which can be implemented in finite element method to predict crack propagation. The ductile fracture criteria have been calibrated for aluminium alloy 2024-T351 using macroscopic samples. The calibration was done in MATLAB by approximating the calibration points with the ductile fracture criterion using the particle swarm optimization. Hookes’s law, a new recently proposed plasticity model, and an uncoupled ductile fracture model calibrated by the macroscopic samples have been implemented into Abaqus/Explicit to design four miniature specimens for an already designed tensile testing device. The designed miniature specimens capture various stress states in the fracture initiation zone, including uniaxial tension, shear stress, and plane strain. Based on a combination of experimental measurements and numerical simulations of these samples, the ductile fracture criteria can be calibrated to determine the suitability of miniature samples for the prediction of ductile fracture initiation and propagation.
Keywords:
Aluminium alloy; calibration of material parameters; ductile fracture; fracture initiation; miniature specimens; model of plasticity; numerical simulation.; Slitina hliníku; kalibrace materiálových parametrů; tvárný lom; iniciace lomu; miniaturní vzorky; model plasticity; numerická simulace.
Available in a digital repository NRGL
Návrh miniaturních těles pro kalibraci kritérií tvárného porušování
Numerické simulace se v posledních letech s rostoucí výpočetní kapacitou výrazně rozšiřují. Metoda konečných prvků má velký potenciál k tomu, aby částečně nahradila a doplnila experimenty, které jsou ...
Návrh a modální analýza přípravku pro vibrační zkoušky CubeSatu
Pospíšil, Jakub; Bartoněk, Jaroslav; Lazar, Václav
2023 - English
Hnutí CubeSatů se v současné době těší vzrůstající oblibě, především díky možnosti zapojení širšího okruhu institucí do vesmírného výzkumu. Tento zájem zároveň vyvolává nutnost provádět mechanické zkoušky CubeSatů dříve, než je bude možné vypustit do vesmíru. Tato závěrečná práce zpracovává problematiku mechanických zkoušek u CubeSatů a provádění jejich vibračních zkoušek. Na základě této rešerše je proveden návrh přípravku o velikosti 6U včetně modální analýzy a ověření vyrobitelnosti. The CubeSat movement is currently growing in popularity, mainly due to the possibility of involving a wider range of institutions in space research. This interest is also driven by the need to conduct mechanical tests of CubeSats before they can be launched into space. This master’s thesis deals with the issue of mechanical testing of CubeSats and the performance of their vibration tests. Based on this research, the design of a 6U size fixture is performed including modal analysis and manufacturability verification.
Keywords:
CubeSat; Deployer; modal analysis; FME; vibration; mechanical testing; CubeSat; Deployer; modální analýza; MKP; vibrace; mechanické zkoušky
Available in a digital repository NRGL
Návrh a modální analýza přípravku pro vibrační zkoušky CubeSatu
Hnutí CubeSatů se v současné době těší vzrůstající oblibě, především díky možnosti zapojení širšího okruhu institucí do vesmírného výzkumu. Tento zájem zároveň vyvolává nutnost provádět mechanické ...
Umělé magnety ledu Shakti: degenerace základního stavu, Coulombova fáze a monopólové excitace
Zálešák, Marek; Hrabec, Aleš; Rougemaille, Nicolas
2023 - English
Umělé spinové systémy se staly slibnou platformou pro studium nízkoenergetických stavů v reálném prostoru. Tato diplomová práce zkoumá jedinečné vlastnosti specifického umělého spinového systému známého jako ledový magnet shakti. Ledový magnet shakti je dvourozměrné uspořádání interagujících nano-magnetů, projevujících zajímavé magnetické chování. Tato studie si klade za cíl charakterizovat chování ledového magnetu shakti a jeho schopnost být mapován na fundamentální čtvercový spinový led, kde se očekává projevení zajímavé Coulombovské fyziky. K dosažení těchto cílů byla využita kombinace experimentálních měření a numerických simulací. Experimenty byly založeny na měření magnetické silové mikroskopie pro stanovení magnetické konfigurace vzorků obsahující litograficky připravené shakti mřížky. Artificial spin systems have emerged as a promising platform for studying in real space and harnessing exotic states of matter. This diploma thesis investigates the unique properties of a specific artificial spin system known as the shakti ice magnet. The shakti ice magnet is a two-dimensional arrangement of interacting nano-magnets, exhibiting intriguing magnetic behaviour. This research aimed at characterising its behaviour and its ability to be mapped onto the seminal square ice in which interesting Coulomb physics is expected. A combination of experimental measurements and numerical simulations was employed to achieve these objectives. Experiments were based on MFM measurements to determine the magnetic configuration of samples containing lithographically prepared shakti lattices.
Keywords:
artificial spin systems; artificial magnetic spin systems; shakti lattice; vertex model; magnetic force microscopy; spin dynamics; Coulomb phase.; umělý spinový systém; umělý magnetický spinový systém; mřížka shakti; vertexový model; mikroskopie magnetických sil; spinový dynamika; Coulombova fáze.
Available in a digital repository NRGL
Umělé magnety ledu Shakti: degenerace základního stavu, Coulombova fáze a monopólové excitace
Umělé spinové systémy se staly slibnou platformou pro studium nízkoenergetických stavů v reálném prostoru. Tato diplomová práce zkoumá jedinečné vlastnosti specifického umělého spinového systému ...
Růst organických heterostruktur na povrchu kovů
Kugler, David; Novák,, Jiří; Procházka, Pavel
2023 - English
Během depozice organických molekul na kovové substráty často dochází k spontánnímu uspořádání molekul vlivem mezimolekulárních a molekulárně-substrátových interakcí. Tento jev se nazývá samouspořádání a může být využit k vytváření atomárně přesných funkčních struktur. Vzrůstající zájem vzbuzují zejména tenké vrstvy organických polovodičů pro jejich potenciální využití v polovodičovém průmyslu. Efektivita takovýchto zařízení je však nevyhnutelně spojena s přechodovým odporem na rozhraní polovodiče a kovové elektrody. Studium typu růstu organických polovodičů na kovových substrátech je tak zcela zásadní pro jejich budoucí využití. Tato diplomová práce se nejprve zabývá vytvořením krycí monovrstvy substrátu Ag(111) z dobře uspořádaných molekul kyseliny 1,3,5-benzen-trikarboxylové (BTB). Hlavním cílem práce je pak použití této vrstvy jako substrátu pro růst dalších vrstvev tvořených molekulami pentacenu, což je jeden z intenzivně zkoumaných organických polovodičů. Bylo dosaženo pokrytí povrchu uspořádanou vrstvou pentacenu o rozloze vhodné pro praktické využití. Pro studium růstu molekulárních vrstev a jejich vlastností byla použita nízkoenergiová elektronová mikroskopie, skenovací tunelovací mikroskopie, rentgenová fotoelektronová spektroskopie a ultrafialová fotoelektronová spektroskopie. Deposition of organic molecules on metal substrate often results in their spontaneous arrangement driven by intermolecular and molecular-substrate interactions. This phenomenon is called self-assembly and can be used to create functional structures with atomic precision. In particular, thin films of organic semiconductors are of growing interest for their potential application in the semiconductor industry. However, the efficiency of such devices is related to the interfacial resistivity at the metal-organic interface. Therefore, the study of the growth type of organic semiconductors on metal substrates is crucial for their future applications. This diploma thesis focuses on the formation of a cover layer of well-ordered 1,3,5-benzene-tricarboxylic acid (BTB) molecules on Ag(111). The main objective of the thesis is to use this cover layer as a substrate for the subsequent growth of pentacene layers, one of the intensively studied organic semiconductors. Coverage by an ordered layer of pentacene with an area suitable for practical applications was achieved. Low-energy electron microscopy, scanning tunneling microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and ultraviolet photoelectron spectroscopy were used to study the growth and properties of molecular layers.
Keywords:
Molecular self-assembly; carboxylic acid; organic semiconductor; work function; BTB; pentacene; LEEM; Molekulární samouspořádání; karboxylová kyselina; organický polovodič; výstupní práce; BTB; pentacen; LEEM
Available in a digital repository NRGL
Růst organických heterostruktur na povrchu kovů
Během depozice organických molekul na kovové substráty často dochází k spontánnímu uspořádání molekul vlivem mezimolekulárních a molekulárně-substrátových interakcí. Tento jev se nazývá samouspořádání ...
Kompenzace zkreslení vzniklých pohybem objektů snímaných řádkovou kamerou
Szabó, Michal; Shehadeh, Mhd Ali; Škrabánek, Pavel
2023 - English
Tato diplomová práce se zaměřuje na kompenzaci zkreslení v datech ještěrek získaných pomocí řádkové skenovací kamery (LSC), která snímá ultrafialové (UV) vlnové délky. Dýchací pohyby během skenování způsobují zkreslení šířky trupu ještěrky, což ovlivňuje konečný snímek LSC. Práce navrhuje metody zpracování obrazu pro úpravu těchto zkreslení, včetně extrakce kontur, interpolace a vyhodnocení pomocí referenčního snímku. Metodika má za cíl minimalizovat rozdíl mezi upraveným LSC snímkem a referenčním snímkem. This master’s thesis focuses on compensating for distortions in data of lizards obtained via a line scan camera (LSC) that captures ultraviolet (UV) wavelengths. Breathing movements during scanning cause distortions in the lizard’s trunk width, affecting the Ąnal LSC image. The thesis proposes image processing methods to adjust these distortions, including contour extraction, interpolation, and evaluation using a reference image. The methodology aims to minimize the difference between the adjusted LSC image and the reference image.
Keywords:
Line scan camera; distortions; compensation; image processing; contour extraction; interpolation; evaluation; reference; Řádková skenovací kamera; zkreslení; kompenzace; zpracování obrazu; extrakce kontur; interpolace; vyhodnocení; reference
Available in a digital repository NRGL
Kompenzace zkreslení vzniklých pohybem objektů snímaných řádkovou kamerou
Tato diplomová práce se zaměřuje na kompenzaci zkreslení v datech ještěrek získaných pomocí řádkové skenovací kamery (LSC), která snímá ultrafialové (UV) vlnové délky. Dýchací pohyby během skenování ...
Automatická validace formulářů metodou RPA
Rákoczy, Filip; Heriban, Pavel; Dobrovský, Ladislav
2023 - English
Následující text se zabývá otázkou automatizovaného testování uživatelských rozhraní aplikací pro Windows. Konkrétně tato práce navrhuje samostatné softwarové řešení napsané v jazyce Python, které nahrazuje existující software SikuliX pro testování uživatelských rozhraní elektronových mikroskopů v Thermofisher Scientific. Tato práce diskutuje o výhodách a implementačnách detailech tohoto nového řešení a jsou navrženy další možné způsoby rozšíření tohoto softwaru. Výsledky jsou testovány na různých aplikacích, včetně aplikace pro řízení mikroskopu xT od společnosti Thermofisher scientific. The following text deals with the issue of automated testing of user interfaces of Windows applications. Specifically, this work proposes a standalone software solution written in Python that replaces the existing SikuliX software for testing user interfaces of electron microscopes at Thermofisher Scientific. This work discusses the benefits and implementation details of this new solution and suggests further possible ways to extend this software. The results are tested on various applications, including the xT microscope control application from Thermofisher scientific.
Keywords:
RPA testing; automation testing; user interface validation; image recognition; automation testing framework; template matching; feature extracting methods; robot process automation; RPA testování; automatizované testování; validace uživatelského rozhraní; rozpoznávání obrazu; automatizační testovací framework; hledání vzorů; metody extrahování rysů; robotická automatizace procesů
Available in a digital repository NRGL
Automatická validace formulářů metodou RPA
Následující text se zabývá otázkou automatizovaného testování uživatelských rozhraní aplikací pro Windows. Konkrétně tato práce navrhuje samostatné softwarové řešení napsané v jazyce Python, které ...
Design of an autonomous desalination unit
Kijanica, Michael; Máša, Vítězslav; Fan, Yee Van
2023 - English
Nedostatek vody se rozvinul v globální problém, který se již netýká jen pouštních a suchých oblastí. Odsolování mořské vody se rozvinulo jakožto způsob výroby pitné vody v přímořských oblastech, které se zároveň potýkají s dlouhodobým nedostatkem vody. Ale odsolování mořské vody je známé svou technickou komplexností, energetickou náročností a nutnými investičními náklady. Provoz odsolovacích zařízení vzbudil obavy ohledně jejich dopadu na životní prostředí, konkrétně kvůli vysoké spotřebě energie a produkce vysoce koncentrované odpadní solanky. Tato diplomová práce se zaměřuje na návrh malé autonomní odsolovací jednotky, která k provozu využívá solární energii a vyhodnocením její ekonomické proveditelnosti a dopadů na životní prostředí. Dvě odsolovací jednotky (Varianta A: reverzní osmóza, Varianta B: mechanická parní komprese) a jejich fotovoltaické systémy byly navrženy na základě rešerše literatury. Jednotka s reverzní osmózou byla zvolena na základě technických a ekonomických parametrů – konkrétně kvůli nižší spotřebě energie a nižším investičním nákladům. Navržená varianta A má denní kapacitu produkce 22,14 m3 a jednotkovou spotřebu elektřiny 5,6 kWh/m3, což je srovnatelné s jinými jednotkami obdobné kapacity. Fotovoltaický systém má výkon 209 kWp a skládá se z 36 panelů, které zaujímají plochu 95 m2. Investiční náklady systému s reverzní osmózou činí 146 550 dolarů a prostá doba návratnosti je 5,6 let, oproti variant B, která má prostou dobu návratnosti 18,8 let. Z celkem 11 posuzovaných environmentálních vlivů, potenciál globálního oteplení varianty A byl vyhodnocen na 335 kg CO2eq/1000 m3, kde celkem 42 % zaujímal vliv výroby a zpracování materiálů a 58 % zaujímá vliv výroby energie. Environmentální profil této solární odsolovací jednotky s reverzní osmózou byl hodnocen v porovnání s environmentálními vlivy dodávky elektřiny z evropských a českých energetických mixů. Další výzkum by se měl zaměřit na prozkoumání environmentálních vlivů této odsolovací jednotky a zahrnout management zpracování po konci životnosti a transport. Potenciál zlepšení byl shledán v optimalizaci fotovoltaického systému a porovnání této jednotky s nově se rozvíjejícími jednotkami, které jsou momentálně ve fázi výzkumu. Water scarcity has evolved into a global issue beyond the concern of deserts and arid areas. Seawater desalination gained prominence as a means of producing drinking water in coastal areas facing long-term water scarcity. However, desalination is known for its technical complexity, energy intensive and incurring economic cost. The operation of desalination plants raised concerns about their environmental impact, particularly regarding energy consumption and the generation of high concentration brine waste. This master’s thesis focuses on designing an autonomous desalination unit that operates using solar energy with the economic feasibility and environmental impact assessment being evaluated. Two desalination units (Variant A: reverse osmosis, Variant B: Mechanical vapor compression) and their photovoltaic systems were designed based on insights from a thorough literature review. The reverse osmosis unit was selected for environmental evaluation based on technical and economic parameters – specifically because of lower energy intensity and lower investment cost. The designed Variant A has a daily production capacity of 22.1 m3 with a specific electricity consumption is 5.6 kWh/m3, which is comparable to units of similar capacity. The photovoltaic system has an electrical output of 209 kWp and consists of 36 panels covering a surface area of 95 m2. The investment cost for this reverses osmosis system amount to $146,550 with a calculated payback period of 5.6 years compared to Variant B, which has a payback period of 18.8 years. Out of the 11 assessed environmental impacts, the global warming potential impact of Variant A is identified as 335 kgCO2eq/1000m3, with 42 % contributed by material manufacturing and 58 % contributed by energy consumption. The environmental performance of solar-powered reverse osmosis desalination unit was assessed in comparison to the environmental impact of electricity supplied by the European and Czech grid mixes. Further research should focus on investigating the environmental impact of the autonomous desalination unit by expanding the scope to include the end-of-life management and transportation activities. Potential improvement could also be identified by optimizing the photovoltaic system and comparing this unit with emerging desalination technologies that are being researched.
Keywords:
desalination; photovoltaic panels; LCA; reverse osmosis; mechanical vapor compression; odsolování; fotovoltaické panely; LCA; reverzní osmóza; mechanická parní komprese
Available in a digital repository NRGL
Design of an autonomous desalination unit
Nedostatek vody se rozvinul v globální problém, který se již netýká jen pouštních a suchých oblastí. Odsolování mořské vody se rozvinulo jakožto způsob výroby pitné vody v přímořských oblastech, které ...
NRGL provides central access to information on grey literature produced in the Czech Republic in the fields of science, research and education. You can find more information about grey literature and NRGL at service web
Send your suggestions and comments to nusl@techlib.cz
Provider
Other bases