Série: Mineração e materiais • Parte 14 de 14
Aumentar a escala da civilização: o jogo dos terawatts
História até agora: escavámos a primeira vala limpa e moldámo-la num lago. Ensinámos as rochas a "confessar", imprimimos a luz do sol, fundimos sem fumo, movemos montanhas com baterias, transportámos produtos em vez de terra, fizemos luz a partir de areia, montámos fábricas como lego, construímos objetos até aos supercomputadores, fechámos todos os ciclos e projetámos cidades que amam os seus lagos. Agora recuamos: quantos terawatts podemos construir — calmamente, rapidamente, de forma bonita?
Tarefa de hoje
Definir terawatt em átomos, terra, navios, equipes e semanas — não em slogans.
Publicar cenários pré-calculados para PV, armazenamento, aço, vidro, cobre e cargas computacionais.
Mostrar matemática da clonagem: fábricas que constroem fábricas até que o sol se torne o combustível padrão.
O que significa terawatt (e por que vamos construir muitos)
Memorando de terawatt (ênfase em PV)
| Quantidade | Importância do planeamento | Notas |
|---|---|---|
| Energia anual / TWp | ~1,6–2,0 PWh/ano | Depende do clima e da inclinação |
| Potência média | ~180–230 GW | De energia ÷ 8 760 h |
| 12 h de armazenamento par | ~2,2–2,8 TWh | Média GW × 12 |
| Área (instalada no solo) | ~16–22 mil km² | 1,6–2,2 ha/MW |
| Massa dos módulos PV | ~45–60 Mt | ~45–60 t/MW |
Intervalos "prendem-nos ao chão" em diferentes latitudes, com seguidores e decisões BOS.
O simples "porquê"
- Elétrons ≫ combustível: preferimos mover fios do que montanhas.
- Calor limpo: fornos e dispositivos de combustão obedecem à eletricidade (partes 4–6, 9).
- Carga previsível: cálculo e fábricas fornecem uma carga base estável, que o armazenamento gosta (partes 10–12).
Matemática da clonagem — fábricas que constroem fábricas
Semente → bola de neve (fábricas PV, após 1 GW/ano)
| Ponto do calendário | Fábricas em funcionamento | Capacidade PV/ano | Nota |
|---|---|---|---|
| 0 meses | 1 | 1 GW/ano | Fábrica de sementes (parte 3) |
| 12 meses | 4 | 4 GW/ano | Primeiros clones (parte 10) |
| 24 meses | 16 | 16 GW/ano | Ritmo da "bola de neve" |
| 36 meses | 36–64 | 36–64 GW/ano | Limitado por equipas e pods |
| 60 meses | 150–250 | 150–250 GW/ano | Clusters regionais ligados |
Limitamos o crescimento por pessoas/pods, não pela imaginação; a qualidade mantém-se aborrecidamente alta.
Orçamento do conjunto de clones (para uma fábrica PV de 1 GW/ano)
| POD | Quantidade | Carga média | Área do corpo |
|---|---|---|---|
| Power PP‑20 | 3 | ~60 MW | — |
| Water WP‑500 | 2 | — | ~180 m² cada |
| Heat HP‑20 | 1 | — | ~400 m² |
| Pods de linhas | 12 | — | ~1 200 m² cada |
| Controladores + pessoas | 1 + 3 | — | QA + laboratórios |
É a mesma gramática "lego" que usamos em toda a série (parte 10).
Como evitar a queda de qualidade quando a escala é grande?
Os pods transportam competências; os pátios — betão. Cada pod é verificado na oficina de sementes, com número de série, digitalizado após a instalação e lançado conforme o roteiro. Escalámos a parte aborrecida — listas de verificação, não o risco.
Átomos por terawatt (o que realmente movemos e fundimos)
Equipamento PV por TWp (montado no solo)
| Elemento | Por MW | Por TW | Notas |
|---|---|---|---|
| Módulos (massa) | ~45–60 t | ~45–60 Mt | Vidro + moldura (parte 9) |
| Aço/Al para fixações | ~60–100 t | ~60–100 Mt | Aço galvanizado + carris de Al |
| Aranha (Cu) | ~1,2–2,0 t | ~1,2–2,0 Mt | Das cordas ao inversor |
| Área de vidro | ~5 000 m² | ~5 000 km² | Baixo teor de ferro (parte 9) |
| Área | 1,6–2,2 ha | 16–22 mil km² | Seguidores, espaçamentos |
Somas de um TW distribuídas por regiões e anos; transportamos formas (parte 8), não o solo.
Fábricas que irão fornecer esse TW
| Linha / canto | Capacidade da unidade | Unidades 1 TW | Notas |
|---|---|---|---|
| Canto de vidro solar | ~1 Mt/ano | ~45–60 | Para módulos e fachadas |
| Mini-moinhos (aço) | ~1 Mt/ano | ~60–100 | Perfis + fita (parte 5) |
| Fábrica de extrusão de Al | ~0,2 Mt/ano | ~100–200 | Carris, molduras |
| Refinação de cobre/EW | ~0,5 Mt/ano | ~3–5 | Para barramentos, cabos |
| Fábricas de PV | ~1 GW/ano | ~1 000 | Ou 200 clusters de 5 GW/ano |
Estas unidades — pods disfarçados (secção 10). Vamos multiplicar calmamente, não caoticamente.
"Não será demasiado aço e vidro?"
Sim — por isso os fabricamos com electrões (secções 4–6, 9). Mini-moinhos modulares e linhas de vidro criados especificamente para este trabalho, alimentados por PV que já produzimos (secção 3).
Terra, água e vizinhos (lugares para pássaros e jogos)
A "matemática" da Terra (contexto, não desculpas)
- Por TW: ~16–22 mil km² de prados PV.
- Parte terrestre global: ~0,01–0,02 % (escala indicativa).
- Dupla finalidade: campos PV como prados, pastagens, corredores para polinizadores (secção 13).
Água e lagos
- Contornos processuais: 85–95 % de reutilização nas fábricas (secção 12).
- Lagos: amortecedores sazonais + trilhos + habitats (secção 13).
- Chuvas: biozonas + zonas húmidas junto ao lago.
Armazenamento e estabilidade (a luz não se apaga "educadamente")
Regras que realmente seguimos
- PV‑min (MWp) ≈ Média MW × 5,14 (5,5 PSH, 85 % DC→AC) — ver secções 3, 10–12.
- Armazenamento (MWh) ≈ 12 h × Média MW para operações calmas.
- Tamanho excessivo: 1,5–2,0× partilhar PV com vizinhos e encurtar ciclos de clonagem (parte 10).
Pares exemplares (pré-calculados)
| Tamanho do PV | Potência média | Armazenamento de 12 h | Onde é adequado |
|---|---|---|---|
| 1 TWp | ~180–230 GW | ~2,2–2,8 TWh | Rede regional |
| 100 GWp | ~18–23 GW | ~220–280 GWh | Nó estatal |
| 10 GWp | ~1,8–2,3 GW | ~22–28 GWh | Mega-campus + cidade |
O armazenamento pode ser em baterias, térmico, hidroacumulativo ou pacotes de parque (frota) (parte 7). Escolhemos a mistura mais tranquila.
Por que o cálculo facilita o armazenamento?
As estantes funcionam 24/7 com potência constante (parte 11). Essa procura estável permite que PV + armazenamento operem de forma previsível; o calor gerado aquece blocos e casas (partes 9, 12–13). Rede mais calma — rede mais barata.
Transporte e fluxos (movemos formas, não montanhas)
TEU e ferrovia (verificação de bom senso)
| Conjunto | Mais de 100 MWp | Mais de 1 TWp | Notas |
|---|---|---|---|
| Kit de agricultura solar | ~1 000–1 600 TEU | ~10–16 mln. TEU | Distribuído por regiões |
| Aço ferroviário | ~6 kt / 50 km | Escala com corredores | Eletrificado (parte 8) |
| Módulos | Transportados a curtas distâncias | Acabamento local | Construímos junto à procura |
Evitamos a clonagem de fábricas por caravanas globais de módulos (parte 10). Os átomos permanecem perto do seu destino.
Camiões, comboio, cabos
- Megavanes (200 t): pacotes de 3–5 MWh, para picos — volante (parte 7).
- "Coluna vertebral" ferroviária: para planeamento 0,04 kWh/t‑km (parte 8).
- Transportadores/cabos: onde estradas não compensam (parte 8).
Equipas e formação (trabalhos com mãos limpas)
Pessoas por clone (tipicamente)
- Fábrica PV 1 GW/ano: ~300–500 FTE
- Linha de vidro: ~250–400 FTE
- Mini-moinho 1 Mt/ano: ~600–900 FTE
- Sala de computação 20 MW: ~80–150 FTE + apoio
"Coluna vertebral" do treino
- Cada campus envia primeiro o Pod de Pessoas: segurança, clínica, aula (parte 10).
- Gémeos digitais de linhas; treino com aço virtual antes do aço quente.
- Práticas ligadas a pods: eletricistas, carregadores, controladores, QA.
Vários guias (2, 5, 10 anos — escolha o ritmo)
Dois anos de "Spyris"
- Clonar PV até ~16 GW/ano (a partir de 1 GW de semente).
- Construir 4–8 linhas de vidro, 4–8 mini-moinhos.
- Instalar 5–10 GWp Prados PV em minas e cidades.
- Iniciar 2–3 cidades lacustres (parte 13).
“Gardelė” de cinco anos
- Capacidade PV de 150–250 GW/ano em três regiões.
- 20–30 cantos de vidro; 20–30 mini-moinhos.
- Acumulação regional até ~0,5–1,0 TWh.
- 10–20 cidades; primeiro nó costeiro.
Hábito de “TW” de dez anos
- ≥1 TW/ano taxa de clonagem PV nos continentes.
- Os custos de vidro e aço estão alinhados com a necessidade de PV.
- As salas de cálculo aquecem bairros inteiros (parte 11).
- As voltas do campus são tão aborrecidas que são invisíveis (parte 12).
“É só curvas no diapositivo?”
Não: cada número aqui baseia-se em pods e fábricas que já organizámos — linhas PV (parte 3), fornos (partes 4–6), logística (parte 8), vidro (parte 9), kits de clonagem (parte 10). É um plano de construção, não um estado de espírito.
Cenários globais pré-calculados
Cenário A — 1 TWp/ano expansão 10 anos
| Indicador | Significado | Notas |
|---|---|---|
| PV adicionada (10 anos) | 10 TWp | Crescimento uniforme |
| Energia anual @ 1,7 PWh/TW | ~17 PWh/ano | Quando instalado |
| Armazenamento emparelhado de 12 h | ~22–28 TWh | Com efeito total |
| Aço para fixações | ~600–1 000 Mt | Ao longo da década |
| Vidro | ~450–600 Mt | Apenas para vidro de módulos |
| Aranha | ~12–20 Mt | De maciços a inversores |
Estas quantidades para a década exigem dezenas de cantos de vidro e mini-moinhos — exatamente o nosso conjunto (5, 9 partes).
Cenário B — 5 TWp/ano "spurt" (5–10 anos)
| Indicador | Significado | Notas |
|---|---|---|
| PV adicionada (5 m.) | 25 TWp | Febre de clonagem |
| Energia anual @ 1,7 PWh/TW | ~42,5 PWh/ano | Só do spurt |
| Armazenamento emparelhado de 12 h | ~55–70 TWh | Distribuído por regiões |
| Área de prados PV | ~0,4–0,55 mln. km² | Dupla finalidade |
O "Spurt" necessita de uma cadeia de abastecimento de pods madura e equipas regionais treinadas (parte 10).
Cenário C — Grelha equilibrada (indústria elétrica + cidades)
Suponha que a região atinja 500 GWp PV, eixo industrial — 5 mini-moinhos de aço, 5 linhas de vidro, 2 salas de computação.
| Posição | Importância do planeamento | Comentário |
|---|---|---|
| Potência média | ~90–115 GW | De PV |
| Armazenamento (12 h) | ~1,1–1,4 TWh | Mistura de baterias + térmica |
| Produção de aço | ~5 Mt/ano | Perfis/tira locais |
| Produção de vidro | ~5 Mt/ano | Módulos + fachada |
| Cálculo | ~40 MW | Âncora de aquecimento centralizado |
| Cidades dos lagos | ~4–8 | Cada um com 5–25 mil pessoas (13 partes) |
Esta é uma peça do puzzle do mundo. Copie, rode, cole.
FAQ
«De onde virão os materiais — serão suficientes?»
Nas partes anteriores avaliámos minas limpas como fábricas: minério classificado (parte 2), fundido sem fumo (partes 4–6) e transportado como formas (parte 8). No equipamento PV, a massa é dominada por aço e vidro; ambos facilmente aumentados eletricamente. O cobre precisa de manutenção, mas as quantidades são de um dígito em Mt por TW, geridas através da reciclagem (parte 12).
«Será que a terra não se tornará um gargalo?»
Prados PV de dupla finalidade, telhados, parques de estacionamento, canais e áreas abandonadas «combinam-se». Com ~16–22 mil km²/TW em terrenos terrestres, falamos de décimos de por cento — organizados ordenadamente em torno de cidades e habitats (parte 13).
«Como manter agradável viver por perto?»
Movimento elétrico, linhas fechadas, transportadores cobertos, pátios silenciosos, iluminação de céu escuro, painéis públicos resumidos (partes 7–9, 12–13). Projetamos para pássaros, jogos e sono.
«O que é mais difícil?»
Pessoas. Por isso, enviamos primeiro os pods de Pessoas, investimos em formação e permitimos que os pods transmitam competências para que as equipas locais construam carreiras sem sair (parte 10).
Anexo — notas, conversões e referências
Conversões rápidas em que nos baseámos
| Assunto | Regra prática | Onde usado |
|---|---|---|
| Energia PV por TWp | ~1,6–2,0 PWh/ano | Em todos os cenários |
| Planalto PV | 1,6–2,2 ha/MW | Tabelas terrestres |
| Emparelhamento de armazenamento | 12 h × Média MW | Tabelas de armazenamento |
| Energia ferroviária | 0,04 kWh/t‑km | Logística (parte 8) |
| Camião elétrico (no local) | 0,25 kWh/t‑km | Fluxos do campus (parte 7) |
Referências cruzadas (esta série)
- Parte 1 — Lagos e a primeira cova: amortecimento da água e futuros parques.
- Parte 3 — Fábrica de sementes solares: onde a bola de neve começa.
- Partes 4–6 — Fornos e metais: eletrões, não fumo.
- Parte 8 — Transporte: transportamos valor, não terra.
- Parte 10 — Fábricas Lego: pods e portos.
- Parte 12 — Ciclos cíclicos: "resíduos" com trabalho.
- Parte 13 — Cidades: vida em torno do lago.
Nota final: Não pedimos permissão à física — apenas clareza. Escolha a rocha, classifique, funda com energia solar, transporte as formas, organize as partes e prometa ao lago que voltará com uma passadeira flutuante. Esse é o plano. Avante para construir.