Технология создания энергии для деревни с населением 200 человек в долгосрочной перспективе

Электростанции

засеяли его генно-инженерными растениями, которые естественным образом производят широкий спектр лекарств.

Сохраняйте идею генно-инженерных растений, и ваша колония будет полагаться на органические технологии для производства энергии. Органическая технология имеет несколько преимуществ по сравнению с обычной технологией, которые позволяют ей соответствовать вашим требованиям. Наноботы и машины, как правило, полагаются на металлы и редкие элементы, которые, как правило, неравномерно распределены в мантии планеты. Не говоря уже о том, что редкие металлы, как правило, труднодоступны и требуют серьезной обработки, чтобы сделать их полезными. Таким образом, даже с самовосстанавливающимися нанороботами им будет трудно найти материалы на месте для поддержания своего Очага.

Выработка энергии

Заставьте растение использовать фотосинтез для выработки энергии, чтобы поддерживать свою жизнь, и полагаться на другие источники энергии для выработки энергии, которая может поддерживать деревню. Поскольку растения обычно имеют легкий доступ к воде, я рекомендую использовать органическую версию термоядерного реактора, работающего на дейтерии , для обеспечения электроэнергией деревни. Вырабатываемая электроэнергия будет проходить вблизи поверхности специальных зон электростанции, где жители деревни смогут втыкать разъемы питания, чтобы подавать питание на свои различные устройства.

Жизненный цикл растений

Поскольку он органический, он может самовосстанавливаться и излечиваться сам по себе, а также может быть генетически модифицирован, чтобы не умирать от старости. Электростанции все еще могут быть убиты в результате стихийного бедствия, несчастных случаев или намеренно. Чтобы противостоять этому, растение производит семена. Растение будет хранить по крайней мере одно семя в себе в любой момент времени, чтобы, если оно умрет, семя могло запустить новую электростанцию. У растения также будут семена, легко доступные для людей, так что, если они найдут место, где по какой-либо причине отсутствует его электростанция, они смогут сами посадить новую.

Радиоактивные алмазные батареи

Алмаз естественным образом вырабатывает электричество при воздействии радиоактивности. Итак, радиоактивные алмазные батареи изготавливаются путем превращения углерода-14 в алмаз и его инкапсуляции в обычный нерадиоактивный алмаз .

Эти алмазные батареи имеют очень специфическое назначение — малая мощность и очень долгий срок службы. Стандартная неперезаряжаемая батарея AA массой 20 грамм хранит около 13 000 Дж, и ее заряд заканчивается примерно через 24 часа непрерывной работы. Один алмаз с одним граммом углерода-14 будет производить 15 джоулей в день, что намного меньше, чем батарея AA.

Но выходная мощность алмазной батареи непрерывна и не останавливается. Радиоактивная алмазная батарея все еще будет выдавать 50% мощности через 5730 лет, что составляет один период полураспада углерода-14 или примерно столько же, сколько существует человеческая цивилизация. За это время алмазная батарея произвела бы более 20 миллионов джоулей. И произведет еще 10 миллионов в течение следующих 5730 лет.

Итак, если бы алмазная сетка была построена как единое целое, охватывающее всю планету и соединяющее все Очаги вместе, возможно, вы могли бы получать из алмаза достаточно энергии для удовлетворения потребностей населения. Сеть должна содержать достаточно радиоактивного материала, чтобы ее выход был достаточным, так что, возможно, алмазные горы могут быть частью сетки, или массивные подземные алмазные банки, или, возможно, сама планета может быть сделана из алмаза внутри, с надлежащими земными свойствами. терраформирование поверхностных слоев.

Заправка

Возможно, если вы хотите, чтобы общество просуществовало дольше, чем срок службы батарей, вы могли бы попросить филантропов периодически заменять отработанный алмаз новым алмазом каждые 5000 лет или около того. Возможно, это можно было сделать в относительной тайне, или, возможно, их можно было рассматривать как богов. Возможно, даже если бы вся планета была сделана из алмаза, ремонтные бригады смогли бы терраформировать старый алмаз и заменить его свежим алмазом.

осуществимость

Осуществимость этого будет зависеть от того, сколько энергии вам нужно для вашего общества — это будет определять, сколько алмазов потребуется. Таким образом, чем меньше энергии вам нужно, тем меньше должны быть алмазные блоки, и тем более вероятным будет легко заменить их в будущем.

Тем не менее, можно предположить, что ваши продвинутые в науке филантропы продолжат технологический прогресс в течение первого периода полураспада алмаза, так что им потребуется более 5000 лет, чтобы разработать гораздо более крупномасштабное терраформирование для замены отработанного алмаза. Таким образом, даже если бы вся планета была сделана из алмаза внутри, возможно, через 5000 лет или 10000 лет технологии филантропа было бы достаточно, чтобы заменить израсходованный алмаз.

Давайте начнем с оценки того, сколько энергии на самом деле потребуется каждой деревне.

Теперь я предполагаю, что когда вы говорите, что Очаги генерируют «очевидно бесконечную энергию», вы имеете в виду, что они производят достаточно, чтобы постоянно снабжать каждую деревню.

Если это так, то сначала нам нужно выяснить, сколько энергии им действительно потребуется.

Поскольку вы не включили никаких цифр, кроме понимания того, что эти сельские жители живут в целом скромной жизнью, давайте начнем со среднего мирового (абсолютная бедность большей части мира должна уравновесить изобилие Запада) потребления энергии на домохозяйство в год. : около 3500 кВтч. Допустим, в каждой деревне есть 35 домохозяйств (каждому из которых может быть предоставлено место для размещения примерно 6 человек, возможно, 2 бабушек и дедушек, 2 родителей и 2 детей) и 5 ​​дополнительных «домохозяйственных» зданий (школы, центры активности и т. д.), поэтому это всего 40 «домохозяйств» или общее потребление 140 000 кВтч или 140 МВтч в год. Легкодоступный.

Теперь давайте рассмотрим некоторые возможные источники энергии.

Если вы хотите, чтобы эти очаги прослужили несколько тысяч лет без обслуживания, тогда мы уже должны отказаться от нескольких методов производства энергии, а именно от ядерных и ископаемых видов топлива, таких как уголь и нефть.

И проблема с вашей идеей геотермальной сети заключается в том, что ваши деревни расположены слишком близко, вам придется надеяться на жизнеспособную геотермальную трещину примерно каждые 50 миль, что на самом деле невозможно, если ваша планета действительно не отличается от нашей (там также является проблемой сдвига земли, из-за которой многие из них станут непригодными для использования без корректировок всего через несколько столетий).

Наконец, проблема не в производстве энергии, а в долговечности.

Независимо от того, какой метод производства энергии вы выберете, небольшое землетрясение или даже просто износ могут легко вывести из строя жизненно важный компонент этих очагов, сделав их бесполезными без этой крошечной регулировки.

Даже если мы признаем, что технология этого будущего намного превосходит нашу собственную, она все равно должна быть настолько продвинутой, чтобы быть в состоянии гарантировать, что каждый отдельный очаг останется в рабочем состоянии на протяжении тысячелетий заброшенности; для сравнения, почти все (за исключением фотогальваники, которые теоретически могут работать дольше) современные электростанции рассчитаны на срок службы менее века, при постоянном обслуживании, замене деталей, надзоре и отраслевом опыте.

Если хотя бы один из этих очагов выйдет из строя, это, несомненно, будет означать, что пострадавшие жители деревни начнут войну с близлежащими деревнями за необходимые ресурсы и полностью сведут на нет всю цель конфигурации планеты.

Согласитесь, даже в далеком будущем это просто нереально.

Кроме того, я хочу, чтобы эти вещи были чрезвычайно прочными, чтобы они прослужили тысячи лет без обслуживания со стороны людей. Возможно ли это без постоянного присутствия ИИ и группы обслуживающих нанороботов?

Если вам нужен пример того, что способно прослужить тысячи лет без обслуживания со стороны человека, мы можем продемонстрировать наш инвентарь .

Сегодня буквально нет современной технологии, которая хотя бы воспринималась как способная генерировать энергию на тысячи лет. Конечно, мы можем получить ядерные изотопы, которые будут генерировать радиоактивную энергию так долго, но механизм, превращающий ее в энергию, обязательно сломается.

Конечно, у вас есть группа людей, которые буквально улетели на другую планету. Это либо включает в себя путешествие «Скорее света», и в этом случае все ставки сняты, и вы можете просто махнуть рукой на Очаги, либо это включает в себя многотысячелетнее путешествие в космосе, и в этом случае они выяснили, как строить вещи на века!

Я бы сказал, учитывая все это, усилия по созданию источника энергии на несколько тысяч лет — буквально гроши. Я бы порекомендовал махнуть рукой и никогда не оглядываться назад. У вас есть гораздо более спорные источники конфликта относительно утопических утверждений, лежащих в основе книги. Ваши читатели должны быть более чем готовы пропустить один или два источника энергии.

Учитывая современные технологии, нет источника энергии, который прослужит тысячи лет без технического обслуживания. Геотермальная энергия имеет хорошие шансы быть уничтоженной по причинам, указанным выше. Кроме того, геотермальная энергия имеет тенденцию быть привередливой и требует интенсивного обслуживания.

Решение 1: Длительная солнечная энергия

Преимущество солнечной энергии в том, что в ней нет движущихся частей. Вы также можете держать каждый элемент энергосистемы в очаге или вокруг него, что снизит риск повреждения от землетрясений и тому подобного. С другой стороны, эти солнечные панели уязвимы для погодных явлений — града, сильных штормов и т. д. Вы также должны убедиться, что они никогда не загрязняются и не зарастают растительностью.

Технологический скачок здесь заключается в том, что солнечные панели со временем деградируют. На современной солнечной панели вы можете увидеть примерно от 1% до 0,5% снижения эффективности в год. Это означает, что 10-летняя солнечная панель будет производить на 10% меньше энергии, чем в день ее установки, тогда как 30-летняя панель может производить на 30% меньше энергии. Кроме того, вам нужны батареи для хранения энергии для ночного использования, а современные батареи со временем изнашиваются и в конечном итоге теряют способность удерживать заряд.

Учитывая, что у вас есть космические корабли, вы, вероятно, можете решить технические проблемы. Солнечная энергия и энергия аккумуляторов сейчас являются очень интенсивными областями исследований. Хорошим ручным ответом было бы то, что панели и батареи предназначены для «обновления» себя каждые 1000 дней, полностью заряжаясь и разряжаясь. Для этого потребуется небольшой микроконтроллер, но не искусственный интеллект.

Решение 2: Ядерная энергия

Современная ядерная энергетика требует большого обслуживания, но люди уже некоторое время говорят о малых модульных реакторах . Некоторые из них спроектированы как самодостаточные и автономные машины, которые заправляются топливом на заводе, а затем ограничены только необходимостью периодической дозаправки. Предполагается, что одна высоко экспериментальная конструкция под названием « реактор на бегущей волне » решит проблему дозаправки, упаковав достаточное количество топлива в один реактор, чтобы «медленно гореть» более 100 лет.

Они также относительно компактны по сравнению с ядерными реакторами и могут быть размещены рядом с очагом, что сводит к минимуму риск землетрясений и геологической активности. Их также можно было бы закопать, сведя к минимуму риск суровой погоды.

Скачком для вашей истории будет модернизация конструкции бегущей волны для хранения топлива на тысячи лет, а не на сто, что кажется мне вполне разумным, учитывая развитое общество. В конце концов, она закончится (в отличие от солнечной или геотермальной), но подумайте, какого прогресса мы достигли за последние 10 000 лет. В какой-то момент очаги перестанут работать, но к тому времени у этих людей вполне может быть собственное научное понимание электричества.

EDITED для учета отсутствующих ограничений

Найдите Очаг над пещерами гигантских летучих мышей и добавьте полезные микроорганизмы, которые разлагают их отходы, в том числе метан. Тщательно спроектировав систему щелей, вы можете подавать ее в скрытые камеры сгорания (чтобы скрыть огонь) под кухонными печами. Он также будет обеспечивать теплом жилые помещения.

Очаг — это кончик одного большого металлического стержня, спускающегося туда, где корка очень горячая. Он проводит нагрев. Верх остается горячим. На ней можно сварить суп.

Не позволяйте детям наткнуться на него! Жарко!