Sarja: Mining & Materials • Osa 14/14
Sivilisaation skaalaus: Pelaaminen terawateissa
Tarinamme tähän asti: Kaivoimme ensimmäisen puhtaan kuopan ja muotoilimme sen järveksi. Opetimme kivien tunnustamaan, painoimme auringonvaloa, sulatimme ilman savua, siirsimme vuoria akuilla, siirsimme tuotteita emme multaa, teimme valoa hiekasta, napsautimme tehtaat yhteen, rakensimme esineitä supertietokoneisiin asti, suljimme jokaisen silmukan ja suunnittelimme kaupunkeja rakastamaan järviään. Nyt zoomaamme ulos: kuinka monta terawattia voimme rakentaa — rauhallisesti, nopeasti, kauniisti?
Tämän päivän tehtävä
Määrittele terawatti atomeissa, maassa, laivoissa, tiimeissä ja viikoissa — ei iskulauseissa.
Julkaise ennalta lasketut skenaariot PV:lle, varastoinnille, teräkselle, lasille, kuparille ja laskentakuormille.
Näytä kloonauslaskelmat: tehtaat, jotka rakentavat tehtaita, kunnes auringonvalo on oletuspolttoaineemme.
Mitä terawatti tarkoittaa (ja miksi rakennamme monia)
Terawatin pikaopas (PV-keskeinen)
| Määrä | Suunnitteluarvo | Huomautukset |
|---|---|---|
| Vuosienergia / TWp | ~1,6–2,0 PWh/vuosi | Ilmasto- & kallistuskulman riippuvainen |
| Keskiteho | ~180–230 GW | Energiasta ÷ 8,760 h |
| 12 h varastopari | ~2.2–2.8 TWh | Keskimääräinen GW × 12 |
| Alue (maanpäällinen asennus) | ~16–22 k km² | 1,6–2,2 ha/MW |
| PV-moduulien massa | ~45–60 Mt | ~45–60 t/MW |
Alueet pitävät meidät rehellisinä leveyspiirien, seurantalaitteiden ja BOS-suunnittelun välillä.
Yksinkertainen miksi
- Elektronit ≫ polttoaineet: mieluummin siirrämme johtoja kuin vuoria.
- Puhdas lämpö: uunit ja polttouunit kuuntelevat sähköä (Osat 4–6, 9).
- Ennustettava kuorma: tietokoneet & tehtaat antavat meille tasaisen peruskuorman, jota varastointi rakastaa (Osat 10–12).
Kloonauslaskelma — tehtaat, jotka rakentavat tehtaita
Siemen → lumipallo (PV-tehtaat, 1 GW/vuosi kukin)
| Kalenteripiste | Tehtaat toiminnassa | PV kapasiteetti/vuosi | Kommentti |
|---|---|---|---|
| Kuukausi 0 | 1 | 1 GW/vuosi | Siementehdas (Osa 3) |
| Kuukausi 12 | 4 | 4 GW/vuosi | Ensimmäiset kloonit (Osa 10) |
| Kuukausi 24 | 16 | 16 GW/vuosi | ”Lumipallo”-rytmi |
| Kuukausi 36 | 36–64 | 36–64 GW/vuosi | Miehistö & pod rajoitettu |
| Kuukausi 60 | 150–250 | 150–250 GW/vuosi | Alueelliset klusterit verkossa |
Rajoitamme kasvua ihmisillä/podeilla, ei mielikuvituksella; laatu pysyy tylsänä ja korkeana.
Clone kit -lasku (per 1 GW/vuosi PV-tehdas)
| Pod | Määrä | Keskikuorma | Kuoren pinta-ala |
|---|---|---|---|
| Teho PP‑20 | 3 | ~60 MW | — |
| Vesi WP‑500 | 2 | — | ~180 m² kukin |
| Lämpö HP‑20 | 1 | — | ~400 m² |
| Linjan podit | 12 | — | ~1 200 m² kukin |
| Ohjaukset + Ihmiset | 1 + 3 | — | QA + laboratoriot |
Tämä on sama Lego-grammatiikka, jota käytimme sarjassa (Osa 10).
Miten vältämme laadun romahduksen nopean skaalaamisen aikana?
Podit kantavat taidon; paikat kantavat betonin. Jokainen podi testataan siemenmyymälässä, sarjoitetaan, skannataan asennusvaiheessa ja otetaan käyttöön skriptillä. Skaalaamme tylsän osan — tarkistuslistat — emme riskiä.
Atomeja terawattia kohti (mitä todella siirrämme ja sulatamme)
PV-laitteisto per TWp (maahan asennettu)
| Tuote | Per MW | Per TW | Huomautukset |
|---|---|---|---|
| Moduulit (massa) | ~45–60 t | ~45–60 Mt | Lasi+kehys (Osa 9) |
| Kiinnitys teräs/Al | ~60–100 t | ~60–100 Mt | Galvanoitu teräs + Al kiskot |
| Kupari | ~1.2–2.0 t | ~1.2–2.0 Mt | Strings → inverter |
| Lasipinta-ala | ~5,000 m² | ~5,000 km² | Matala-rautainen (Osa 9) |
| Alue | 1.6–2.2 ha | 16–22 k km² | Seuraimet, välistys |
Per‑TW kokonaismäärät jakautuvat alueittain ja vuosittain; toimitamme muotoja (Osa 8), emme multaa.
Tehtaat, jotka syöttävät tuon TW:n
| Linjoja / Kampus | Yksikön tuotanto | Yksiköt 1 TW:lle | Huomautukset |
|---|---|---|---|
| Aurinkolasikampus | ~1 Mt/vuosi | ~45–60 | Syöttömoduulit & julkisivu |
| Mini-tehtaat (teräs) | ~1 Mt/vuosi | ~60–100 | Osat + kelat (Osa 5) |
| Alumiinin ekstruusiolaitokset | ~0.2 Mt/vuosi | ~100–200 | Kiskot, rungot |
| Kuparin jalostamo/EW | ~0.5 Mt/vuosi | ~3–5 | Johdinsillat, kaapelit |
| PV-tehtaat | ~1 GW/vuosi | ~1 000 | Tai 200 @ 5 GW/vuosi klusteria |
Nämä yksiköt ovat naamioituneita pod-yksiköitä (Osa 10). Me moninkertaistumme rauhallisesti, emme kaoottisesti.
”Eikö siinä ole paljon terästä ja lasia?”
Kyllä — siksi teemme ne elektroneilla (Osat 4–6, 9). Mod-kit mini-millit ja lasilinjat on tehty käsittelemään juuri tätä työkuormaa, jota pyörittää jo valmistamamme PV (Osa 3).
Maa, vesi & naapurit (tilaa linnuille ja pallopeleille)
Maan matematiikka (konteksti, ei tekosyitä)
- Per TW: ~16–22 tuhatta km² PV-niittyjä.
- Maailmanlaajuinen maaosuus: ~0.01–0.02% (suuruusluokan konteksti).
- Kaksoiskäyttö: PV-kentät niittyinä, laidunalueina, pölyttäjäkäytävänä (Osa 13).
Vesi & järvet
- Prosessisilmukat: 85–95% kierrätys laitoksissa (Osa 12).
- Järvet: kausittaiset puskurit + polut + elinympäristö (Osa 13).
- Myrryt: bioswales + kosteikot ennen järveä.
Varastointi & vakaus (pidetään valot kohteliaasti päällä)
Säännöt, joita todella käytämme
- PV‑min (MWp) ≈ Avg MW × 5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC) — katso osat 3, 10–12.
- Varastointi (MWh) ≈ 12 h × Keskiarvo MW rauhalliseen toimintaan.
- Ylituotanto: 1.5–2.0× PV jaettavaksi naapureiden kanssa ja kloonaussyklejä lyhentämään (Osa 10).
Esimerkkiparit (esilaskettu)
| PV-koko | Keskiteho | 12 h varastointi | Missä se sopii |
|---|---|---|---|
| 1 TWp | ~180–230 GW | ~2.2–2.8 TWh | Alueellinen verkko |
| 100 GWp | ~18–23 GW | ~220–280 GWh | Kansallisen mittakaavan keskus |
| 10 GWp | ~1.8–2.3 GW | ~22–28 GWh | Mega‑campus + kaupunki |
Varastointi voi olla akkuja, lämpövarastoja, pumpattuja tai laivastopaketteja (Osa 7). Valitsemme rauhallisimman yhdistelmän.
Miksi laskenta helpottaa varastointia?
Telineet toimivat 24/7 vakaalla teholla (Osa 11). Tämä vakaa kysyntä antaa PV+varastoinnin toimia ennustettavasti; hukka lämpö lämmittää kortteleita ja koteja (Osat 9, 12–13). Rauhallinen verkko on halpa verkko.
Laivaus & virtaukset (liikuta muotoja, ei vuoria)
TEU & rail (järkevyystarkistukset)
| Nippu | Per 100 MWp | Per 1 TWp | Huomautukset |
|---|---|---|---|
| Aurinkovoimala paketti | ~1,000–1,600 TEU | ~10–16 M TEU | Jakautunut alueille |
| Rautatien teräs | ~6 kt / 50 km | Skaalaa käytävien mukaan | Sähköistetty (Osa 8) |
| Moduulit | Lähetä lyhyitä matkoja | Paikallinen viimeistely | Rakennamme lähellä kysyntää |
Vältämme globaalit moduulikaravaanit kloonaamalla tehtaita (Osa 10). Atomit pysyvät lähellä kohtaloaan.
Rekat, rautatie, köysiradat
- Megapakettiautot (200 t): 3–5 MWh akut, vauhtipyörän huiput (Osa 7).
- Rautatieselkä: 0.04 kWh/t-km suunnittelu (Osa 8).
- Kuljettimet/ köysiradat: siellä missä tiet eivät ole järkeviä (Osa 8).
Tiimit & koulutus (työt puhtain käsin)
Ihmisiä per klooni (tyypillinen)
- PV-tehdas 1 GW/vuosi: noin 300–500 FTE
- Lasilinja: noin 250–400 FTE
- Mini-mylly 1 Mt/vuosi: noin 600–900 FTE
- Compute 20 MW halli: noin 80–150 FTE + tuki
Koulutuksen selkäranka
- Jokainen kampus lähettää ensin People Pod: turvallisuus, klinikka, luokkahuone (Osa 10).
- Digitaaliset kaksoset linjoille; harjoittele virtuaalisella teräksellä ennen kuumaa terästä.
- Oppisopimukset sidottu podien mukaan: sähköasentajat, nosturit, ohjaus, QA.
Tiekartat (2, 5, 10 vuotta — valitse oma tahtisi)
Kahden vuoden ”Kick”
- Kloonaa PV noin 16 GW/vuosi (lähtien 1 GW siemenestä).
- Perusta 4–8 lasilinjaa, 4–8 minitehdasta.
- Ota käyttöön 5–10 GWp PV-niityt kaivoksilla ja kaupungeissa.
- Aloita 2–3 järvikaupunkia (Osa 13).
Viiden vuoden ”Lattice”
- 150–250 GW/vuosi PV-kapasiteettia kolmella alueella.
- 20–30 lasikampusta; 20–30 minitehdasta.
- Alueellinen varastointi noin 0,5–1,0 TWh.
- 10–20 kaupunkia; ensimmäinen rannikkokeskus.
Kymmenen vuoden ”TW Habit”
- ≥1 TW/vuosi PV-kloonausnopeus mantereiden välillä.
- Lasi- ja terästuotanto sovitettu PV-tarpeisiin.
- Tietokoneluokat lämmittävät kokonaisia kaupunginosia (Osa 11).
- Kampuksen lenkit niin tylsiä, että ne ovat näkymättömiä (Osa 12).
”Onko tämä vain käyriä kalvolla?”
Ei: jokainen luku tässä jäljittää podeihin ja laitoksiin, jotka olemme jo esittäneet — PV-linjat (Osa 3), uunit (Osat 4–6), logistiikka (Osa 8), lasi (Osa 9), kloonaussarjat (Osa 10). Se on rakennussuunnitelma, ei mieliala.
Ennalta laskettuja globaaleja skenaarioita
Skenaario A — 1 TWp/vuosi rakentaminen 10 vuodeksi
| Mittari | Arvo | Huomautukset |
|---|---|---|
| PV lisäys (10 vuotta) | 10 TWp | Tasainen rytmi |
| Vuotuinen energia @ 1.7 PWh/TW | ~17 PWh/vuosi | Asennuksen jälkeen |
| 12 h varastointi yhdistettynä | ~22–28 TWh | Täydessä vaikutuksessa |
| Teräs kiinnikkeisiin | ~600–1 000 Mt | Vuosikymmenen aikana |
| Lasi | ~450–600 Mt | Vain moduulilasi |
| Kupari | ~12–20 Mt | Arrayt inverttereihin |
Nämä vuosikymmenen kokonaismäärät vaativat kymmeniä lasikampuksia ja mini-myllyjä — juuri meidän kalustomme (Osat 5, 9).
Skenaario B — 5 TWp/vuosi “sprint” (vuodet 5–10)
| Mittari | Arvo | Huomautukset |
|---|---|---|
| Lisätty PV (5 v) | 25 TWp | Kloonauskuume |
| Vuotuinen energia @ 1.7 PWh/TW | ~42.5 PWh/vuosi | Pelkästään sprintistä |
| 12 h varastointi yhdistettynä | ~55–70 TWh | Alueellisesti hajautettu |
| PV-niittyalue | ~0.4–0.55 M km² | Kaksoiskäyttömaa |
“Sprint” vaatii kypsän pod-toimituksen ja koulutetut alueelliset tiimit (Osa 10).
Skenaario C — Tasapainoinen verkko (sähköteollisuus + kaupungit)
Oletetaan, että alueella on kohteena 500 GWp PV, teollisuus perustuu 5 teräsminitehtaaseen, 5 lasilinjaan, 2 laskentahalliin.
| Tuote | Suunnitteluarvo | Kommentti |
|---|---|---|
| Keskiteho | ~90–115 GW | PV:stä |
| Varastointi (12 h) | ~1.1–1.4 TWh | Akku + lämpöseos |
| Terästuotanto | ~5 Mt/vuosi | Paikalliset palkit/kela |
| Lasintuotanto | ~5 Mt/vuosi | Moduulit + julkisivu |
| Laske | ~40 MW | Aluelämpöankkuri |
| Järvikaupungit | ~4–8 | Jokainen 5–25k ihmistä (Osa 13) |
Tämä on yksi laatta maailmaverkossa. Kopioi, kierrä, liitä.
Tap-to-[open] Q&A
”Mistä materiaalit tulevat — onko niitä tarpeeksi?”
Mitoitimme puhtaat kaivokset-tehtävinä aiemmissa osissa: malmi lajitellaan (Osa 2), sulatetaan ilman savua (Osat 4–6) ja lähetetään muotoina (Osa 8). Teräs ja lasi hallitsevat PV-laitteiden massaa; molemmat on helppo skaalata sähköllä. Kupari vaatii huolellisuutta, mutta sitä mitataan yksinumeroisissa Mt per TW — hallittavissa kierrätyksellä (Osa 12).
”Eikö maa ole pullonkaula?”
Kaksoiskäyttöiset PV-niityt, katot, pysäköintialueet, kanavat ja ruskeat kentät lisääntyvät. Noin 16–22 000 km²/TW maahan asennettuna puhutaan sadasosista maapinta-alasta — järjestetty harkiten kaupunkien ja elinympäristöjen ympärille (Osa 13).
”Miten pidämme tämän miellyttävänä asua vieressä?”
Sähköinen liike, suljetut linjat, katetut kuljettimet, hiljaiset pihat, pimeän taivaan valaistus, julkiset kojelaudat (Osat 7–9, 12–13). Suunnittelemme linnuille, pallopeleille ja nukkumaanmenolle.
”Mikä on vaikein osa?”
Ihmiset. Siksi lähetämme People Podit ensin, panostamme koulutukseen liikaa ja annamme podeille asiantuntemuksen, jotta paikalliset tiimit voivat rakentaa uria ilman, että heidän tarvitsee lähteä kotoa (Osa 10).
Liite — Huijaukset, muunnokset ja ristiinlinkitykset
Nopeat muunnokset, joita käytimme
| Asia | Nyrkkisääntö | Käytetty kohteessa |
|---|---|---|
| PV-energia per TWp | ~1,6–2,0 PWh/vuosi | Kaikki skenaariot |
| PV-alue | 1,6–2,2 ha/MW | Maan pöydät |
| Varastoparit | 12 h × Keskiarvo MW | Varastopöydät |
| Rautatien energia | 0.04 kWh/t‑km | Logistiikka (Osa 8) |
| E‑truck (site) | 0.25 kWh/t‑km | Kampuksen virtaukset (Osa 7) |
Ristilinkit (tämä sarja)
- Osa 1 — Järvet & ensimmäinen reikä: vesivarastot ja tulevat puistot.
- Osa 3 — Aurinkosiemen-tehdas: missä lumipallo alkaa.
- Osat 4–6 — Uunit & metallit: elektroneja, ei savua.
- Osa 8 — Kuljetus: lähetä arvo, ei likaa.
- Osa 10 — Lego-tehtaat: podit & satamat.
- Osa 12 — Ympyrälenkit: ”jätteellä” työ.
- Osa 13 — Kaupungit: elämä järven ympärillä.
Lopuksi: Emme koskaan pyytäneet lupaa fysiikalta — vain selkeyttä. Valitse kivi, lajittele se, sulata se auringonvalolla, lähetä muotoja, pinnaa osia ja kerro järvelle, että palaat laiturin kanssa. Se on suunnitelma. Rakennetaan.