Батареи и ограничения ресурсов

Я предположил, что конкретный сеттинг занимает среднее место в технологическом прогрессе по сравнению с его соседями.

Эта среда не имеет доступа к углеводородам, имеет серьезные культурные и политические ограничения на импорт и, что важно, имеет очень ограниченные водные ресурсы.

У них, как правило, много полезных ископаемых, что означает, что они смогут получить доступ к железу, алюминию и т. Д. У них также есть способность волшебным образом создавать вещество, которое отражает современные пластмассы.

Если в этих условиях мало никеля, кадмия и лития, будет ли этого достаточно, чтобы помешать им иметь что-то вроде развитого, урбанизированного уровня использования электричества?

Ограничение воды означает, что они не смогут использовать термоэлектрическую энергию или биотопливо. Ограничение на углеводороды означает, что у них нет доступа к запасам жидкого, газового и твердого топлива, которые есть у нас. Они не имеют выхода к морю.

Но у них много солнечного света и энергии ветра, и я думаю, какие ограничения ресурсов ограничат эффективность этих источников. Без надежного доступа к трем перечисленным элементам соответствующая недоступность накопителя электроэнергии приведет к таким вещам, как использование энергии только при дневном свете или ограничение потребления энергии в ветреные дни/сезоны?

Есть много способов сделать батареи, и я не собираюсь реконструировать мир, где свинец или другие более распространенные ресурсы волшебным образом редки. Но как выглядит мир с производством электроэнергии без этих трех способов ее хранения?

«В этом месте нет доступа к углеводородам, существуют серьезные культурные и политические ограничения на импорт и, что важно, очень ограниченные водные ресурсы : «это пустыня. Жители бедуины, которые используют верблюжий помет в качестве топлива. В пустыне может быть «много полезных ископаемых» , но без воды они просто скалы. Они не могут получить доступ к железу и алюминию без воды. В частности, для выплавки алюминия требуется много электроэнергии, а для выплавки железа требуется много топлива.
@alexp это тоже волшебный контекст. Они могут и используют магию для разных целей. Настолько, что можно заниматься такими вещами, как металлообработка, без посторонней помощи. Мне нужно будет дополнительно изучить некоторые методы обработки, но предположим, что они могут добывать, плавить и очищать такие вещи, как медь, алюминий и т. Д., Если только вода не используется специально, напрямую и явно в производстве. Если быть точным, у них есть способы генерировать экстремальное тепло, но у них нет воды, необходимой для преобразования магического тепла в термоэлектрическую энергию в промышленных масштабах.
Имеет ли смысл исследовать то, на что может смотреть такое общество, без дальнейшего понимания деталей магической системы? Во многих вымышленных контекстах природа магии доминирует над физическими аспектами настолько, что мы можем ответить на вопрос, вообще не заботясь о физических ограничениях.
@cort ammon Я бы сказал так; У меня достаточно четкое представление о магической системе, и я обнаружил, что включение этих дополнительных деталей просто сбивает людей с толку и приводит к тому, что вопрос сходит с рельсов. Я буду исследовать эффективность использования этой магии в создании солнечных батарей, генераторов, редукторов и т. д., но я не ожидаю, что этому будет предел. Чего их магия не может сделать, так это создать аккумуляторные системы, где, как я ожидаю, будет узкое место. Если да, то настройка работает. Если нет, мне, возможно, придется пересмотреть контекст технологий.

Ответы (2)

Механическое хранение

Хранение не должно быть химическим! При правильном проектировании ветряная мельница могла бы накапливать энергию механически.

Гравитационные/инерционные батареи

Большой вес можно поднять на высокое место, а затем использовать для выработки электроэнергии, когда ветряная мельница не вращается. Та же самая концепция может быть применена к вращению большой тяжелой колесной пары. Эти методы очень эффективны, и некоторые из них используются до сих пор. Это также чрезвычайно легко реализовать, даже старую мельницу можно переоборудовать для использования гравитационной батареи, так что это имеет потенциал в самом начале.

Сжатый воздух

Это может быть немного сложнее реализовать, но, используя энергию ветра и солнца, воздух можно закачивать в пещерные системы, где он может храниться. Затем воздух, при необходимости, можно немного нагреть, а затем выпустить через детандерные турбины для выработки энергии с эффективностью 60-90%.

Водород

Если вы можете производить электричество, вы можете производить водородное топливо! Все, что вам нужно сделать, это запустить поток через воду и улавливать газы. Он оказывается достаточно эффективным, теоретически до 83% . Недостатком является то, что если вы не можете найти способ отделить кислород от водорода до тех пор, пока вам не понадобится его использовать, смесь легко воспламеняется.

гравитационное хранилище может быть многообещающим. Для двух других установлены ограничения, но гравитационное хранилище может сработать. Есть ли у вас какие-либо дополнительные мысли о задействованных мощностях? Какую работу выполняет, скажем, объект весом в одну тонну, подвешенный на высоте нескольких метров, по сравнению со случайной батареей мобильного телефона? Если они могут использовать гравитационное хранилище, насколько хорошо это переводится в промышленные масштабы или в современную энергетическую экономику?
Вы завышаете КПД электролиза (83%) это для топливного элемента, еще и воду надо расщеплять в первую очередь (примерно 64% ​​при 850 С) - эти надо умножать. Разделение O2 и H2 не проблема, один собирается на катоде, другой на аноде.
@ user49466 Метрическая тонна веса (9800 Н), падающая на один метр, может генерировать ~ 2,7 ватт-часа энергии. Это примерно половина аккумулятора вашего мобильного телефона. Итак, предположим ветряную мельницу
При промышленном размере (100 м) 5-тонная полностью поднятая турбина может генерировать в общей сложности 1372 ватт-часа, что является небольшой долей того, что наши турбины могут производить за день, но я полагаю, что при хорошем проектировании вы могли бы подвесить намного больше или намного больше. более тяжелые веса

Отсутствие современных/современных компонентов батареи не исключает полезных и экономичных электрических технологий , а именно:

Если у них есть медь (для проводов), железо (для электромагнитов) и знания или желание экспериментировать; они легли в основу основных изобретений в области электротехники, таких как динамо-машина (для двигателей и генераторов) и телеграф; они нетривиальны с точки зрения экономики и качества жизни. Практически любая пара металлов в подходящем электролите может стать батареей; практически любая (безопасная, доступная) аккумуляторная технология намного лучше, чем ничего. У них есть цинк?

Если у них есть стекло, вольфрам и либо аргон, либо базовые (механические) вакуумные насосы, они могут производить экономически выгодные лампы накаливания.

Отметим также, что эксперименты Эдисона с электрическими нитями накала в вакуумированных шарах были ключевым моментом в разработке вакуумной лампы. «Эффект Эдисона» — хорошая отправная точка для исследования: https://en.wikipedia.org/wiki/Thermionic_emission .

Привет, @catalyst, частью ОП является признание того, что это общество может создавать определенные технологии: « Но у них много солнечного света и энергии ветра, и я обдумываю, какие ограничения ресурсов ограничат эффективность этих источников. Без надежного доступа к три перечисленных элемента, приведет ли соответствующая недоступность накопителя электроэнергии к таким вещам, как использование энергии только при дневном свете или к ограничению потребления энергии в ветреные дни/сезоны?» Меня больше интересует, как отсутствие этих ограничений ограничило бы возможность хранить энергию, которую они могли бы генерировать
Вот идея: если бы у них были жизнеспособные альтернативы батареям, как бы это выглядело? Например, вместо tesla powerwall они могут использовать свинцово-щелочную батарею размером с автомобиль? И как это согласуется с ограничениями в OP?