Vorlesung: Blitzphysik und Blitzschutz
| Veranstaltungsart | Vorlesung (Master) |
| Dozent | Dr.-Ing. Martin Hannig |
| Betreuung | Ruben Maltry, M. Sc. |
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Angebotsturnus Modul Nr. Arbeitsaufwand Credit Points |
Sommersemester 18-kc-2030 150 h (2 SWS) 3 |
| Zeit | Wird im Moodle-Kurs bekanntgegeben. |
| Ort | Wird im Moodle-Kurs bekanntgegeben. |
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| Ziele |
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls kennen die Studierenden die Entstehung, Ausbildung und die Wirkungen eines natürlichen Blitzes. Sie können die verschiedenen Blitzarten unterscheiden und kennen die typischen Parameter der verschiedenen Stromkomponenten. Sie wissen, dass es im weltweiten Vergleich starke Unterschiede hinsichtlich der Parameter und Typen geben kann und worin diese begründet sind. Sie lernen welche Stromkomponenten eine technische Relevanz beim Blitz- und Überspannungsschutz, aber auch bei der Frühwarnung und der Ortung, besitzen. Es werden die gängigsten Modellvorstellungen zur Annäherung eines Blitzes an die Erdoberfläche sowie zum eigentlichen Hauptblitz bekannt sein. Die einzelnen Bedrohungspotenziale, sowie die Wege diesen entgegen zu wirken, können benannt und berechnet werden. Die Studierenden lernen, wie der normative äußere und innere Gebäudeblitzschutz durchgeführt wird. Sie kennen die verschiedenen Blitzschutzklassen und Schutzraummodelle und können diese auf Gebäude und Windenergieanlagen anwenden. Sie kennen die Probleme bei der Modellvorstellung und der Berechnung aller Feldkomponenten und kennen die gängigen Simulationsverfahren. Die Studierenden haben verstanden, wo die Unsicherheiten in der heutigen Blitzforschung und dem Blitzschutz bestehen und welche Vorgänge noch nicht restlos erklärt werden können. Die Studierenden werden gegenüber unkonventionellem Blitzschutz, der nicht normativ sanktioniert ist, und verschiedenen Forschungsergebnissen sensibilisiert sein. |
| Voraussetzungen | Empfehlung: BSc. ETiT, B.Sc. Wi-ETiT |
| Unterlagen | Alle Materialien werden im Moodle-Kurs der Veranstaltung zur Verfügung gestellt (englischsprachige Folien, zzgl. Literaturquellen). |
| Prüfung |
Der Prüfungstermin wird im Moodle-Kurs bekanntgegeben Die Prüfung erfolgt durch eine Klausur (Dauer: 120 Min.). Falls absehbar ist, dass sich weniger als 10 Studierende anmelden, erfolgt die Prüfung mündlich (Dauer: 30 Min.). Die Art der Prüfung wird zu Beginn der Lehrveranstaltung bekannt gegeben. |
| Gastvorlesungen & Exkursionen | Exkursionen des Fachgebiets werden in der Vorlesung und im Moodle bekanntgegeben. |
Motivation
Blitze sind natürliche Phänomene, welche die Menschheit seit Jahrtausenden faszinieren. Ihre gewaltigen optischen, akustischen und elektrischen Wirkungen waren lange Zeit nur durch übernatürliche oder göttliche Kräfte erklärbar. Die Forschung rund um den Blitzschutz hat in den vergangenen drei Jahrhunderten verschiedene Schutzkonzepte hervor gebracht die in nationalen und internationalen Normen aufgearbeitet sind und gut funktionieren. Der technische Fortschritt ermöglicht es, mit Kameras oder der Interferometrie immer wieder neue Einblicke in den Blitzmechanismus zu gewinnen. Es gibt jedoch noch immer sehr viele ungeklärte Phänomene, für die es keine befriedigenden Erklärungen gibt. Im Zuge der Energiewende werden immer mehr Windparks errichtet. Diese hohen Strukturen provozieren viele Aufwärtsblitze und in der Folge Schäden an den Rotorblättern oder der Gondel.
Im Flugzeug- und Fahrzeugbau kommen immer neue Materialien zum Einsatz, die zwar leichter oder fester sind, jedoch keine besondere Blitzstromtragfähigkeit mehr aufweisen oder gar nicht mehr elektrisch leitfähig sind und somit keinen faradayschen Käfig mehr darstellen.
Der Klimawandel führt überdies zu einer globalen Erwärmung, was letztlich zu einer größeren Energie in der Atmosphäre führt und so ebenfalls zu einem Anstieg der globalen Gewitterhäufigkeit führen kann.
Die Vorlesung soll zum einen das aktuelle Wissen über die Physik einer Blitzentladung zusammenfassen und erklären, welche technischen Möglichkeiten bestehen, um Blitze zu orten und zu beobachten. Die Vorlesung soll zum anderen auch erklären, wie Blitzschutz in Deutschland und weltweit funktioniert. Die Blitzforschung ist eine interdisziplinäre Wissenschaft und greift Themen aus der theoretischen Elektrotechnik, Messtechnik, Messdatenverarbeitung, Hochspannungstechnik und Starkstromtechnik auf.
