Žaidimas teravatais

Spēle teravati

Sērija: Raktuves un materiāli • 14. daļa no 14

Civilizācijas mēroga palielināšana: spēle ar teravatiem

Vēsture līdz šim: mēs izrakuši pirmo tīro bedri un veidojām to par ezeru. Mācījām klintis "atzīties", atspoguļojām saules gaismu, kausējām bez dūmiem, pārvietojām kalnus ar baterijām, vedām produktus, nevis augsni, radījām gaismu no smiltīm, salikām rūpnīcas kā lego, būvējām objektus līdz pat superdatoriem, aizvērām visas cilpas un projektējām pilsētas, kas mīl savus ezerus. Tagad atkāpjamies: cik teravatus varam uzbūvēt — mierīgi, ātri, skaisti?

Šodienas uzdevums
Definēt teravatu ar atomiem, zemi, kuģiem, komandām un nedēļām — ne saukļiem.
Publicēt iepriekš aprēķinātus scenārijus PV, uzglabāšanai, tēraudam, stiklam, varam un skaitļošanas slodzēm.
Parādīt klonēšanas matemātiku: fabrikas, kas būvē fabrikas, līdz saule kļūst par noklusējuma degvielu.

Regioninė kampusų gardelė Kasykla + gamykla Uosto mazgas Miestas + ežeras Gamyklų klonavimas → TW per metus 0 metai 3 metai 6 metai 8+ metai Legenda: Švaraus kampuso mazgas Geležinkelio/laivybos jungtis PV pieva S‑kreivės skydelis rodo, kaip klonavimas įsibėgėja, kai subręsta pamatai ir podai.

Ko nozīmē teravats (un kāpēc mēs būvēsim daudz)

Teravatu atgādinājums (PV uzsvars)

Daudzums Plānošanas nozīme Piezīmes
Gada enerģija / TWp ~1,6–2,0 PWh/gadā Atkarīgs no klimata un noslieces
Vidējā jauda ~180–230 GW No enerģijas ÷ 8 760 h
12 h uzglabāšanas pāris ~2,2–2,8 TWh Vid. GW × 12
Platība (uz zemes uzstādīta) ~16–22 tūkst. km² 1,6–2,2 ha/MW
PV moduļu masa ~45–60 Mt ~45–60 t/MW

Intervāli mūs “piesien pie zemes” dažādās platuma grādos, ar sekotājiem un BOS risinājumiem.

Vienkāršs “kāpēc”

  • Elektroni ≫ kurināmais: labāk pārvietojam vadus nekā kalnus.
  • Tīra siltuma enerģija: krāsnis un dedzināšanas iekārtas klausās elektroenerģiju (4–6, 9. daļas).
  • Prognozējamā slodze: aprēķins un rūpnīcas nodrošina stabilu pamatslodzi, ko patīk uzkrāt (10–12. daļas).
Fizika pret politiku

Klonēšanas matemātika — rūpnīcas, kas būvē rūpnīcas

Sēkla → sniega bumba (PV rūpnīcas, pēc 1 GW/gadā)

Kalendārais punkts Darbībā esošās rūpnīcas PV jauda/gadā Piezīme
0 mēn. 1 1 GW/gadā Sēklu rūpnīca (3. daļa)
12 mēn. 4 4 GW/gadā Pirmie kloni (10 daļas)
24 mēn. 16 16 GW/gadā „Sniega bumbas“ temps
36 mēn. 36–64 36–64 GW/gadā Ierobežo komandas un podi
60 mēn. 150–250 150–250 GW/gadā Reģionālie klasteri iesaistīti

Izaugsmi ierobežojam ar cilvēkiem/podiem, ne iztēli; kvalitāte paliek garlaicīgi augsta.

Klonu komplekta budžets (vienai 1 GW/gadā PV rūpnīcai)

POD Daudzums Vid. slodze Korpusa platība
Jauda PP‑20 3 ~60 MW —
Water WP‑500 2 — ~180 m² katrs
Heat HP‑20 1 — ~400 m²
Līniju podi 12 — ~1 200 m² katrs
Vadītāji + cilvēki 1 + 3 — QA + laboratorijas

Tā ir tā pati „lego“ gramatika, ko izmantojām visā sērijā (10. daļa).

Kā izvairīties no kvalitātes krituma, kad mērogs ir liels?
Podu pārved prasmes; laukumi — betonu. Katrs pods pārbaudīts sēklu cehā, ar sērijas numuru, noskenēts uzstādīšanas brīdī un palaists pēc scenārija. Mēs mērojām garlaicīgo daļu — kontrolsarakstus, nevis risku.

Atomi vienam teravatam (ko patiesībā pārvietojam un kausējam)

PV iekārta vienam TWp (uz zemes uzstādāms)

Elements Par MW Par TW Piezīmes
Moduļi (masa) ~45–60 t ~45–60 Mt Stikls + rāmis (9 daļa)
Piestiprināšanas tērauds/Al ~60–100 t ~60–100 Mt Cinkots tērauds + Al sliedes
Vara (Cu) ~1,2–2,0 t ~1,2–2,0 Mt No stīgām līdz invertoram
Stikla platība ~5 000 m² ~5 000 km² Zema dzelzs daudzuma (9 daļa)
Platība 1,6–2,2 ha 16–22 tūkst. km² Sekotāji, atstarpes

Vienas TW summas sadalītas pa reģioniem un gadiem; pārvadājam formas (8 daļa), ne augsni.

Rūpnīcas, kas nodrošinās to TW

Līnija / stūris Vienības jauda Vienības 1 TW Piezīmes
Saules stikla stūris ~1 Mt/gadā ~45–60 Moduļiem un fasādēm
Mini dzirnaviņas (tērauds) ~1 Mt/gadā ~60–100 Profili + lenta (5 daļa)
Al ekstrūzijas rūpnīca ~0,2 Mt/gadā ~100–200 Sliedes, rāmji
Varu rafinēšana/EW ~0,5 Mt/gadā ~3–5 Sliedēm, kabeļiem
PV rūpnīcas ~1 GW/gadā ~1 000 Vai arī 200 pa 5 GW/gadā klasteri

Šie vienības — podi pārģērbti (10. daļa). Mēs pavairosim mierīgi, ne haotiski.

„Vai tas nav pārāk daudz tērauda un stikla?“
Jā — tāpēc tos ražojam ar elektroniem (4.–6., 9. daļas). Modulāri mini-dzirnavas un stikla līnijas ir radītas tieši šim darbam, barojot ar PV, ko jau esam saražojuši (3. daļa).

Zeme, ūdens un kaimiņi (vietas putniem un spēlēm)

Zemes „matemātika“ (konteksts, ne attaisnojumi)

  • Vienam TW: ~16–22 tūkst. km² PV pļavu.
  • Pasaules sauszemes daļa: ~0,01–0,02 % (orientējošs apjoms).
  • Divējāda nozīme: PV lauki kā pļavas, ganības, apputeksnētāju koridori (13. daļa).
Vairogi augšā, dzīvība apakšā

Ūdens un ezeri

  • Procesu kontūras: 85–95 % pārstrāde rūpnīcās (12. daļa).
  • Ežerai: sezonālie amortizatori + takas + dzīvotnes (13. daļa).
  • Liūtys: bioloģiskie slāņi + mitrās zemes pie ezera.
Pēc noklusējuma — slēgtas cilpas

Uzkrāšana un stabilitāte (gaisma „pieklājīgi“ neizdziest)

Noteikumi, kuriem mēs patiesi pieturamies

  • PV‑min (MWp) ≈ Vid. MW × 5,14 (5,5 PSH, 85 % DC→AC) — skat. 3., 10.–12. daļas.
  • Uzkrāšana (MWh) ≈ 12 h × Vid. MW mierīgām operācijām.
  • Pārmērīgs izmērs: 1,5–2,0× PV dalīties ar kaimiņiem un saīsināt klonēšanas ciklus (10. daļa).
Vienkārša matemātika uzvar "intuīciju"

Parauga pāri (iepriekš aprēķināti)

PV izmērs Vid. jauda 12 h uzglabāšana Kur der
1 TWp ~180–230 GW ~2,2–2,8 TWh Reģionālais tīkls
100 GWp ~18–23 GW ~220–280 GWh Valsts mezgls
10 GWp ~1,8–2,3 GW ~22–28 GWh Mega‑kampsuss + pilsēta

Uzglabāšana var būt bateriju, siltuma, hidroakumulatora vai parka (flotes) paketes (7. daļa). Izvēlamies mierīgāko maisījumu.

Kāpēc aprēķins atvieglo uzglabāšanu?
Plaukti strādā 24/7 ar pastāvīgu jaudu (11. daļa). Šis stabilais pieprasījums ļauj PV + uzglabāšanai darboties paredzami; radītā siltuma enerģija silda blokus un mājas (9., 12.–13. daļa). Klusāks tīkls — lētāks tīkls.

Pārvadājumi un plūsmas (mēs pārvietojam formas, ne kalnus)

TEU un dzelzceļš (veselā saprāta pārbaude)

Komplekts Vairāk nekā 100 MWp Vairāk nekā 1 TWp Piezīmes
Saules saimniecības komplekts ~1 000–1 600 TEU ~10–16 mln. TEU Sadalīts pa reģioniem
Dzelzceļa tērauds ~6 kt / 50 km Mērogs ar koridoriem Elektrificēts (8. daļa)
Moduļi Pārvadā īsos attālumos Vietējā "finishing" Mēs būvējam blakus pieprasījumam

Mēs izvairāmies no globālu moduļu karavānu klonēšanas rūpnīcās (10. daļa). Atomi paliek tuvu savam galamērķim.

Kravas automašīnas, dzelzceļš, vadi

  • Mega furgoni (200 t): 3–5 MWh paketes, smailēm — spararats (7 daļa).
  • Dzelzceļa „mugurkauls“: plānošanai 0,04 kWh/t-km (8 daļa).
  • Konveijeri/vadi: kur ceļi nav izdevīgi (8 daļa).
Elektroni „piesaista“ vairāk nekā jebkad dīzeļdegviela

Komandas un apmācības (darbi ar tīrām rokām)

Cilvēki vienam klonam (tipiski)

  • PV rūpnīca 1 GW/gadā: ~300–500 FTE
  • Stikla līnija: ~250–400 FTE
  • Mini-dzirnavas 1 Mt/gadā: ~600–900 FTE
  • Aprēķinu zāle 20 MW: ~80–150 FTE + atbalsts
Automātika, kur garlaicīgi, cilvēki — kur svarīgi

Apmācību „mugurkauls“

  • Katrs kampauss vispirms nosūta Cilvēku podu: drošība, klīnika, klase (10 daļa).
  • Līniju digitālie dvīņi; apmācības ar virtuālo tēraudu pirms karstā tērauda.
  • Prakses, saistītas ar podiem: elektriķiem, krāvējiem, vadītājiem, QA.
Vietējie talanti aug visātrāk

Dažādas vadlīnijas (2, 5, 10 gadi — izvēlieties tempu)

Divu gadu „Spyris“

  • Klonēt PV līdz ~16 GW/gadā (no 1 GW sēklas).
  • Uzbūvēt 4–8 stikla līnijas, 4–8 mini-dzirnavas.
  • Uzstādīt 5–10 GWp PV pļavu raktuvēs un pilsētās.
  • Sākt 2–3 ezeru pilsētas (13. daļa).
Uzticības fāze

Piecu gadu „Gardelė“

  • 150–250 GW/gadā PV jauda trīs reģionos.
  • 20–30 stikla kampusu; 20–30 mini-dzirnavas.
  • Reģionālā uzkrāšana līdz ~0,5–1,0 TWh.
  • 10–20 pilsētas; pirmais piekrastes mezgls.
Reģionālā struktūra ir izveidojusies

Desmit gadu „TW ieradums“

  • ≥1 TW/gadā PV klonēšanas temps kontinentos.
  • Stikla un tērauda izmaksas saskaņotas ar PV vajadzībām.
  • Aprēķinu telpas silda veselas apkaimes (11. daļa).
  • Kampus cilpas ir tik garlaicīgas, ka tās nav redzamas (12. daļa).
Saule — pēc noklusējuma
„Vai tas ir tikai līknes slaidā?“
Nē: katrs skaitlis šeit balstās uz podām un rūpnīcām, kuras jau esam izkārtojuši — PV līnijām (3. daļa), krāsnīm (4.–6. daļa), loģistiku (8. daļa), stiklu (9. daļa), klonēšanas komplektiem (10. daļa). Tas ir būvniecības plāns, ne noskaņojums.

Iepriekš aprēķinātie globālie scenāriji

Scenārijs A — 1 TWp/gada attīstība 10 gadiem

Rādītājs Vērtība Piezīmes
Pievienots PV (10 g.) 10 TWp Vienmērīga attīstība
Gada enerģija @ 1,7 PWh/TW ~17 PWh/gadā Kad uzstādīts
Savienots 12 h uzglabāšana ~22–28 TWh Pilnā efektā
Tērauds stiprinājumiem ~600–1 000 Mt Desmitgades laikā
Stikls ~450–600 Mt Tikai moduļu stiklam
Voro tīkls ~12–20 Mt No masīviem līdz invertoriem

Šī desmitgades apjomi prasa desmitiem stikla stūra paneļu un mini-dzirnavu — tieši mūsu komplektu (5, 9 daļas).

Scenārijs B — 5 TWp/gadā “spurtas” (5–10 gadi)

Rādītājs Vērtība Piezīmes
Pievienots PV (5 m.) 25 TWp Klonēšanas drudzis
Gada enerģija @ 1,7 PWh/TW ~42,5 PWh/gadā Tikai no spurta
Savienots 12 h uzglabāšana ~55–70 TWh Izkliedēts reģionos
PV pļavu platība ~0,4–0,55 mln. km² Divējāda nozīme

“Spurtam” nepieciešama nobriedusi podu piegādes ķēde un apmācītas reģionālās komandas (10. daļa).

Scenārijs C — Sabalansēta režģis (elektriskā rūpniecība + pilsētas)

Pieņemsim, ka reģions sasniedz 500 GWp PV, rūpniecības ass — 5 tērauda mini rūpnīcas, 5 stikla līnijas, 2 datu centri.

Pozīcija Plānošanas nozīme Komentārs
Vidējā jauda ~90–115 GW No PV
Uzglabāšana (12 h) ~1,1–1,4 TWh Akumulatoru + siltuma maisījums
Tērauda ražošana ~5 Mt/gadā Vietējie profili/sloksne
Stikla ražošana ~5 Mt/gadā Moduļi + fasāde
Aprēķins ~40 MW Centralizētās siltuma enkurs
Ezeru pilsētas ~4–8 Katrs pa 5–25 tūkst. cilvēku (13 daļa)

Tā ir viena flīze pasaules mozaīkā. Kopējiet, pagrieziet, ielīmējiet.

DUK

„No kurienes būs materiāli — vai to pietiks?“
Iepriekšējās daļās novērtējām tīras raktuves-kā-ražotnes: rūda šķirota (2. daļa), bez dūmiem kausēta (4–6. daļas) un transportēta kā formas (8. daļa). PV iekārtās svaru nosaka tērauds un stikls; abi viegli palielināmi ar elektrību. Vara vajag uzturēt, bet tā daudzums — vienciparu Mt vienam TW, kontrolēts caur pārstrādi (12. daļa).
„Vai zeme nekļūs par pudeles kakliņu?“
Divkāršas nozīmes PV pļavas, jumti, laukumi, kanāli un pamesti teritorijas „sakrīt“. Pie ~16–22 tūkst. km²/TW virszemes laukiem runājam par simtdaļām procentu — kārtīgi izvietotas ap pilsētām un dzīvotnēm (13. daļa).
„Kā saglabāt patīkamu dzīvi blakus?“
Elektriskā mobilitāte, slēgtas līnijas, pārklāti konveijeri, klusas pagalmas, tumšas debess apgaismojums, publiski kopsavilkuma paneļi (7–9, 12–13. daļas). Projektējam putniem, spēlēm un miegam.
„Kas ir vissarežģītākais?“
Cilvēki. Tāpēc vispirms sūtām Cilvēku podus, pārinvestējam apmācībās un ļaujam podiem nest kompetenci, lai vietējās komandas veidotu karjeras, nebraucot prom (10. daļa).

Pielikums — atgādinājumi, konversijas un saites

Ātrās konversijas, uz kurām balstījāmies

Temats Prakse balstīta vadlīnija Kur izmantots
PV enerģija vienam TWp ~1,6–2,0 PWh/gadā Visos scenārijos
PV platības 1,6–2,2 ha/MW Zemes tabulas
Uzkrāšanas pārošana 12 h × Vid. MW Uzkrāšanas tabulas
Dzelzceļa enerģija 0,04 kWh/t‑km Loģistika (8. daļa)
E‑kravas automašīna (objektā) 0,25 kWh/t‑km Kampus plūsmas (7. daļa)

Krustojošās atsauces (šī sērija)

  • 1. daļa — Ezeri un pirmais bedre: ūdens amortizācija un nākotnes parki.
  • 3. daļa — Saules sēklu rūpnīca: kur sākas sniega bumba.
  • 4.–6. daļas — Krāsnis un metāli: elektroni, ne dūmi.
  • 8. daļa — Transports: pārvadājam vērtību, ne augsni.
  • 10. daļa — Lego rūpnīcas: podi un ostas.
  • 12. daļa — Cikliskās cilpas: “atkritumi” ar darbu.
  • 13. daļa — Pilsētas: dzīve ap ezeru.
Viss ir saistīts
Brīdinājums: Mēs neprasījām atļauju no fizikas — tikai skaidrību. Izvēlieties akmeni, šķirojiet, kausējiet ar saules enerģiju, pārvadājiet formas, salieciet daļas un apsoliet ezeram, ka atgriezīsieties ar pontona taku. Tāds plāns. Uz priekšu būvēt.
Atgriezties emuārā