Серия: Добив и материали • част 14 от 14
Увеличаване на мащаба на цивилизацията: игра с теравати
История досега: изкопахме първата чиста яма и я оформихме в езеро. Научихме скалите да "признават", отпечатахме слънчевата светлина, топихме без дим, местихме планини с батерии, превозвахме продукти, а не почва, правехме светлина от пясък, сглобявахме фабрики като лего, строяхме обекти до суперкомпютри, затворихме всички вериги и проектирахме градове, които обичат езерата си. Сега се отдръпваме: колко теравата можем да построим — спокойно, бързо, красиво?
Днешната задача
Определи теравата с атоми, земя, кораби, екипи и седмици — не с лозунги.
Публикувай предварително изчислени сценарии за PV, натрупване, стомана, стъкло, мед и изчислителни натоварвания.
Покажи математиката на клонирането: фабрики, които строят фабрики, докато слънцето стане предпочитаното гориво.
Какво означава терават (и защо ще строим много от тях)
Тераватов бележник (PV акцент)
| Количество | Значение за планиране | Бележки |
|---|---|---|
| Годишна енергия / TWp | ~1,6–2,0 PWh/година | Зависи от климата и наклона |
| Средна мощност | ~180–230 GW | От енергия ÷ 8 760 ч |
| 12 ч натрупване | ~2,2–2,8 TWh | Средно GW × 12 |
| Площ (монтирана на земята) | ~16–22 хил. км² | 1,6–2,2 ха/MW |
| Маса на PV модулите | ~45–60 Mt | ~45–60 т/MW |
Интервалите ни „привързват към земята“ на различни ширини, с последователи и BOS решения.
Просто „защо“
- Електрони ≫ гориво: по-добре движим проводници, отколкото планини.
- Чиста топлина: пещи и горивни устройства слушат електричеството (части 4–6, 9).
- Предвидима натовареност: изчисления и заводите осигуряват стабилно базово натоварване, което харесва съхранението (части 10–12).
Математика на клонирането — заводи, които строят заводи
Семена → снежна топка (PV заводи, по 1 GW/година)
| Календарна точка | Работещи заводи | PV капацитет/година | Бележка |
|---|---|---|---|
| 0 мес. | 1 | 1 GW/година | Завод за семена (част 3) |
| 12 месеца | 4 | 4 GW/година | Първи клони (10 части) |
| 24 месеца | 16 | 16 GW/година | Ритъм на „снежната топка“ |
| 36 месеца | 36–64 | 36–64 GW/година | Ограничено от екипи и подове |
| 60 месеца | 150–250 | 150–250 GW/година | Регионални клъстери са включени |
Ограничаваме растежа с хора/подове, не с въображение; качеството остава досадно високо.
Бюджет на клонинг комплекта (за една 1 GW/година PV фабрика)
| POD | Количество | Средно натоварване | Площ на корпуса |
|---|---|---|---|
| Power PP‑20 | 3 | ~60 MW | — |
| Water WP‑500 | 2 | — | ~180 м² всеки |
| Heat HP‑20 | 1 | — | ~400 м² |
| Подове на линии | 12 | — | ~1 200 м² всеки |
| Контролери + хора | 1 + 3 | — | QA + лаборатории |
Това е същата „lego“ граматика, която използвахме в цялата серия (част 10).
Как да избегнем спад в качеството при голяма скала?
Подовете пренасят умения; площадките — бетон. Всеки под е проверен в цеха за семена, с сериен номер, сканиран при поставяне и пуснат според сценария. Скалирахме скучната част — контролни списъци, а не риска.
Атоми за един терават (това, което всъщност движим и топим)
PV оборудване за един TWp (монтиран на земята)
| Елемент | На MW | На TW | Бележки |
|---|---|---|---|
| Модули (тегло) | ~45–60 t | ~45–60 Mt | Стъкло + рамка (9 част) |
| Стомана/Al за закрепване | ~60–100 т | ~60–100 Mt | Поцинкована стомана + Al релси |
| Медна тел (Cu) | ~1,2–2,0 т | ~1,2–2,0 Mt | От струните до инвертора |
| Площ на стъклото | ~5 000 м² | ~5 000 км² | С ниско съдържание на желязо (9 част) |
| Площ | 1,6–2,2 ха | 16–22 хил. км² | Последователи, интервали |
Сумите за един TW разпределени по региони и години; пренасяме формите (8 част), не почвата.
Заводи, които ще осигурят този TW
| Линия / ъгъл | Капацитет на единица | Брой 1 TW | Бележки |
|---|---|---|---|
| Ъгъл на слънчево стъкло | ~1 Mt/година | ~45–60 | За модули и фасади |
| Мини мелници (стомана) | ~1 Mt/година | ~60–100 | Профили + лента (5 части) |
| Фабрика за екструзия на алуминий | ~0,2 Mt/година | ~100–200 | Релси, рамки |
| Рафиниране на мед/EW | ~0,5 Mt/година | ~3–5 | За шини, кабели |
| PV фабрики | ~1 GW/година | ~1 000 | Или 200 по 5 GW/година клъстери |
Тези единици — подове, преоблечени (част 10). Ще умножаваме спокойно, не хаотично.
„Не е ли това твърде много стомана и стъкло?“
Да — затова ги произвеждаме с електрони (части 4–6, 9). Модулни мини‑мелници и стъклени линии са създадени специално за тази работа, захранвани от PV, което вече сме произвели (част 3).
Земя, вода и съседи (места за птици и игри)
„Математиката“ на земята (контекст, не оправдания)
- За един TW: ~16–22 хил. км² PV ливади.
- Световна суша: ~0,01–0,02 % (ориентировъчен обем).
- Двойна функция: PV полета като ливади, пасища, коридори за опрашители (част 13).
Вода и езера
- Процесни контури: 85–95 % повторна употреба в заводите (част 12).
- Езера: сезонни амортисьори + пътеки + местообитания (част 13).
- Дъждове: биослои + влажни зони пред езерото.
Съхранение и стабилност (светлината „вежливо“ не угасва)
Правила, които наистина спазваме
- PV‑мин (MWp) ≈ Ср. MW × 5,14 (5,5 PSH, 85 % DC→AC) — виж 3, 10–12 части.
- Съхранение (MWh) ≈ 12 h × Ср. MW за спокойни операции.
- Прекалено голям размер: 1,5–2,0× PV споделяне с съседи и съкращаване на цикли на клониране (част 10).
Примерни двойки (предварително изчислени)
| Размер на PV | Средна мощност | 12 ч съхранение | Къде е подходящо |
|---|---|---|---|
| 1 TWp | ~180–230 GW | ~2,2–2,8 TWh | Регионална мрежа |
| 100 GWp | ~18–23 GW | ~220–280 GWh | Държавен възел |
| 10 GWp | ~1,8–2,3 GW | ~22–28 GWh | Мега кампус + град |
Съхранението може да бъде батерийно, топлинно, хидроакумулативно или паркови (флотски) пакети (част 7). Избираме най-спокойната смес.
Защо изчисляването улеснява съхранението?
Стелажи работят 24/7 с постоянна мощност (част 11). Търсенето е стабилно, което позволява PV + съхранение да работят предсказуемо; излишната топлина затопля блокове и домове (части 9, 12–13). По-спокойна мрежа — по-евтина мрежа.
Транспорт и потоци (движим форми, не планини)
TEU и железопът (проверка на здравия разум)
| Комплект | Над 100 MWp | Над 1 TWp | Бележки |
|---|---|---|---|
| Слънчев комплект | ~1 000–1 600 TEU | ~10–16 млн. TEU | Разпределено по региони |
| Железопътен стомана | ~6 kt / 50 km | Мащаб с коридори | Електрифицирано (част 8) |
| Модули | Превозват се на къси разстояния | Локално "finishing" | Строим до търсенето |
Избягваме глобални модулирани кервани, клонирайки фабрики (част 10). Атомите остават близо до предназначението си.
Камиони, железница, въжета
- Мега ванове (200 т): 3–5 MWh пакети, за върхове — маховик (7 части).
- „Гръбнак“ на железницата: за планиране 0,04 kWh/t‑km (8 части).
- Конвейери/въжета: където пътищата не са изгодни (8 части).
Екипи и обучения (работи с чисти ръце)
Хора за един клон (типично)
- PV фабрика 1 GW/година: ~300–500 FTE
- Стъклена линия: ~250–400 FTE
- Мини-мелница 1 Mt/година: ~600–900 FTE
- Зала за изчисления 20 MW: ~80–150 FTE + помощ
„Гръбнак“ на обучението
- Всеки кампус първо изпраща Под на хората: безопасност, клиника, клас (10 части).
- Цифрови близнаци на линии; тренировки с виртуална стомана преди гореща стомана.
- Практики, свързани с подове: електротехници, товарители, оператори, QA.
Няколко насоки (2, 5, 10 години — изберете темпо)
Двугодишен „Spyris“
- Клониране на PV до ~16 GW/година (от 1 GW семена).
- Постройте 4–8 стъклени линии, 4–8 мини-мелници.
- Инсталирайте 5–10 GWp PV ливади в мини-мини и градове.
- Започнете 2–3 езерни града (част 13).
Петгодишен „Gardelė“
- 150–250 GW/година PV капацитет в три региона.
- 20–30 стъклени кампуса; 20–30 мини-мелници.
- Регионално съхранение до ~0,5–1,0 TWh.
- 10–20 града; първият крайбрежен възел.
Десетгодишен „TW навик“
- ≥1 TW/година темп на клониране на PV на континентите.
- Разходите за стъкло и стомана са съгласувани с нуждите на PV.
- Залите за изчисления отопляват цели квартали (част 11).
- Обиколките на кампуса са толкова скучни, че не се виждат (част 12).
„Това ли са само криви на слайда?“
Не: всяко число тук се основава на подове и фабрики, които вече сме разположили — PV линии (част 3), пещи (части 4–6), логистика (част 8), стъкло (част 9), комплекти за клониране (част 10). Това е строителен план, не настроение.
Предварително изчислени глобални сценарии
Сценарий A — 1 TWp/годишно развитие 10 години
| Показател | Стойност | Бележки |
|---|---|---|
| Добавена PV (10 г.) | 10 TWp | Равномерен ход |
| Годишна енергия @ 1,7 PWh/TW | ~17 PWh/година | Когато е инсталирано |
| Сдвоено 12 ч съхранение | ~22–28 TWh | С пълен ефект |
| Стомана за закрепване | ~600–1 000 Mt | През десетилетието |
| Стъкло | ~450–600 Mt | Само за стъкло на модули |
| Паяк | ~12–20 Mt | От масиви до инвертори |
Обемите за това десетилетие изискват десетки стъклени ъгли и мини-мелници — точно нашия комплект (5, 9 части).
Сценарий B — 5 TWp/години „spurtas“ (5–10 години)
| Показател | Стойност | Бележки |
|---|---|---|
| Добавено PV (5 м.) | 25 TWp | Клонингова треска |
| Годишна енергия @ 1,7 PWh/TW | ~42,5 PWh/година | Само от spurta |
| Сдвоено 12 ч съхранение | ~55–70 TWh | Разпределено в региони |
| Площ на PV ливади | ~0,4–0,55 млн. км² | Двойна цел |
За „Spurt“ е необходима зряла верига за доставка на подове и обучени регионални екипи (част 10).
Сценарий C — Балансирана решетка (електроиндустрия + градове)
Да предположим, че регионът цели 500 GWp PV, индустриалната ос — 5 мини стоманодобивни мелници, 5 стъкларски линии, 2 изчислителни зали.
| Позиция | Значение за планиране | Коментар |
|---|---|---|
| Средна мощност | ~90–115 GW | От PV |
| Съхранение (12 ч) | ~1,1–1,4 TWh | Батерии + топлинна смес |
| Производство на стомана | ~5 Mt/година | Местни профили/лента |
| Производство на стъкло | ~5 Mt/година | Модули + фасада |
| Изчисление | ~40 MW | Якор на централизираната топлина |
| Градове край езера | ~4–8 | Всеки по 5–25 хил. души (13 част) |
Това е една плочка в пъзела на света. Копирайте, завъртайте, поставяйте.
ЧЗВ
„Откъде ще дойдат материалите — ще стигнат ли?“
В предишните части оценихме чисти мини-като-заводи: рудата е сортирана (част 2), без дим е топена (части 4–6) и транспортирана като форми (част 8). В PV оборудването масата се определя от стомана и стъкло; и двете лесно се увеличават с електричество. Медта трябва да се поддържа, но количествата са едноцифрени Mt на TW, управлявани чрез рециклиране (част 12).
„Ще стане ли земята бутилково гърло?“
Двойно предназначени PV ливади, покриви, площадки, канали и изоставени територии „се събират“. При ~16–22 хил. км²/TW наземни площи говорим за стотни от процента — подредени около градове и местообитания (част 13).
„Как да запазим приятно да се живее наблизо?“
Електрическо движение, затворени линии, покрити конвейери, тихи дворове, осветление за тъмно небе, публични обобщени табла (части 7–9, 12–13). Проектираме за птици, игри и сън.
„Кое е най-трудното?“
Хора. Затова първо изпращаме Pods за хора, инвестираме допълнително в обучение и позволяваме на pods да носят компетентност, за да изграждат местни екипи и кариери без да напускат (част 10).
Приложение — бележки, конверсии и препратки
Бързи конверсии, на които се опирахме
| Тема | Правило от практиката | Къде е използвано |
|---|---|---|
| PV енергия на един TWp | ~1,6–2,0 PWh/година | Във всички сценарии |
| PV площ | 1,6–2,2 ха/MW | Таблици на земята |
| Двойно съхранение | 12 ч × Ср. MW | Таблици за съхранение |
| Железопътна енергия | 0,04 kWh/t‑km | Логистика (част 8) |
| E‑камион (на обекта) | 0,25 kWh/t‑km | Потокове на кампуса (част 7) |
Кръстосани препратки (този сериал)
- Част 1 — Езера и първата дупка: водна амортизация и бъдещи паркове.
- Част 3 — Фабрика за слънчеви семена: където започва снежната топка.
- Части 4–6 — Печи и метали: електрони, не дим.
- Част 8 — Транспорт: пренасяме стойност, не почва.
- Част 10 — Lego фабрики: подове и пристанища.
- Част 12 — Циклични цикли: „отпадъци“ с работа.
- Част 13 — Градове: живот около езерото.
Крайна бележка: Не сме питали за разрешение от физиката — само за яснота. Изберете скала, сортирайте, разтопете със слънчева енергия, транспортирайте форми, подреждайте части и обещайте на езерото, че ще се върнете с понтонен път. Такъв е планът. Напред към строежа.