시리즈: Mining & Materials • 14부작 중 14부
문명 확장: 테라와트로 놀기
지금까지의 이야기: 우리는 첫 번째 청정 구덩이를 파고 호수로 만들었습니다. 바위가 고백하도록 가르치고, 햇빛을 인쇄하며, 연기 없이 녹이고, 배터리로 산을 움직이고, 흙이 아닌 제품을 옮기고, 모래에서 빛을 만들고, 공장을 조립하고, 슈퍼컴퓨터까지 물건을 만들고, 모든 순환을 닫고, 마을이 호수를 사랑하도록 설계했습니다. 이제 확대해 봅니다: 우리는 얼마나 많은 테라와트를 차분하고 빠르며 아름답게 지을 수 있을까요?
오늘의 임무
정의하기 원자, 토지, 선박, 팀, 주 단위의 테라와트 — 슬로건이 아닌.
발행하기 PV, 저장, 강철, 유리, 구리, 컴퓨팅 부하에 대한 사전 계산된 시나리오.
보여주기 복제 수학: 햇빛이 기본 연료가 될 때까지 공장을 짓는 공장들.
테라와트가 의미하는 것 (그리고 왜 우리가 많이 지을 것인지)
테라와트 치트 시트 (PV 중심)
| 수량 | 계획 값 | 노트 |
|---|---|---|
| 연간 에너지 / TWp | ~1.6–2.0 PWh/년 | 기후 및 기울기 의존 |
| 평균 전력 | ~180–230 GW | 에너지 ÷ 8,760 시간에서 |
| 12 시간 저장 쌍 | ~2.2–2.8 TWh | 평균 GW × 12 |
| 면적 (지상 설치) | ~16–22 k km² | 1.6–2.2 ha/MW |
| PV 모듈 질량 | ~45–60 Mt | ~45–60 t/MW |
범위는 위도, 추적기, BOS 설계 전반에 걸쳐 우리를 정직하게 만듭니다.
간단한 이유
- 전자 ≫ 연료: 우리는 산을 옮기기보다 전선을 옮기고 싶습니다.
- 청정 열: 용광로와 가마가 전기를 듣습니다 (Parts 4–6, 9).
- 예측 가능한 부하: 컴퓨팅과 공장이 저장장치가 좋아하는 안정적인 기저 부하를 제공합니다 (Parts 10–12).
복제 수학 — 공장을 짓는 공장
씨앗 → 눈덩이 (PV 공장, 각각 1 GW/년)
| 달력 시점 | 가동 중인 공장 | PV 용량/년 | 코멘트 |
|---|---|---|---|
| 0개월 | 1 | 1 GW/년 | 시드 공장 (파트 3) |
| 12개월 | 4 | 4 GW/년 | 첫 번째 클론 (파트 10) |
| 24개월 | 16 | 16 GW/년 | “눈덩이” 리듬 |
| 36개월 | 36–64 | 36–64 GW/년 | 승무원 및 포드 제한 |
| 60개월 | 150–250 | 150–250 GW/년 | 지역 클러스터 온라인 |
우리는 상상력이 아니라 사람/포드로 성장을 제한합니다; 품질은 지루하고 높게 유지됩니다.
클론 키트 비용 (1 GW/년 PV 공장당)
| 포드 | 수량 | 평균 부하 | Shell 면적 |
|---|---|---|---|
| Power PP‑20 | 3 | 약 60 MW | — |
| Water WP‑500 | 2 | — | 각 약 180 m² |
| Heat HP‑20 | 1 | — | 약 400 m² |
| 라인 pod | 12 | — | 각 약 1,200 m² |
| 통제 + 인력 | 1 + 3 | — | QA + 실험실 |
이것은 시리즈 전체(Part 10)에서 사용한 동일한 Lego 문법입니다.
빠르게 확장하면서 품질 낙하를 어떻게 피할까요?
Pods는 기술을 담고; 사이트는 콘크리트를 담습니다. 모든 pod는 seed shop에서 테스트되고, 일련번호가 부여되며, setdown에서 스캔되고, 스크립트로 가동됩니다. 우리는 지루한 부분 — 체크리스트 — 을 확장합니다, 위험이 아니라.
테라와트당 원자 (실제로 이동하고 녹이는 양)
TW당 PV 하드웨어p (지상 설치)
| 항목 | MW당 | TW당 | 노트 |
|---|---|---|---|
| 모듈 (중량) | ~45–60 t | ~45–60 Mt | 유리+프레임 (Part 9) |
| 마운트 강철/Al | ~60–100 t | ~60–100 Mt | Galv. steel + Al 레일 |
| 구리 | ~1.2–2.0 t | ~1.2–2.0 Mt | Strings → 인버터 |
| 유리 면적 | ~5,000 m² | ~5,000 km² | 저철분 (Part 9) |
| 면적 | 1.6–2.2 ha | 16–22 k km² | 트래커, 간격 |
지역과 연도별로 분산된 Per‑TW 총계; 우리는 흙이 아니라 shapes (Part 8)을 배송합니다.
그 TW에 공급할 공장
| 라인 / 캠퍼스 | 유닛 출력 | 1 TW용 유닛 | 노트 |
|---|---|---|---|
| 태양광 유리 캠퍼스 | ~1 Mt/yr | ~45–60 | 모듈 및 파사드 공급 |
| 미니 밀(강철) | ~1 Mt/yr | ~60–100 | 섹션 + 코일 (Part 5) |
| 알루미늄 압출 공장 | ~0.2 Mt/yr | ~100–200 | 레일, 프레임 |
| 구리 정련소/EW | ~0.5 Mt/yr | ~3–5 | 버스바, 케이블 |
| PV 공장 | ~1 GW/년 | ~1,000 | 또는 5 GW/년 클러스터 200개 |
이 유닛들은 변장한 포드입니다 (부품 10). 우리는 혼란스럽지 않고 차분하게 증식합니다.
“그게 강철과 유리가 많이 드는 거 아니에요?”
네 — 그래서 우리는 전자로 만듭니다 (부품 4–6, 9). 모듈 키트 미니 밀과 유리 라인은 바로 이 작업량을 소화하기 위해 존재하며, 이미 만든 PV로 구동됩니다 (부품 3).
토지, 물 및 이웃 (새와 야구를 위한 공간)
토지 계산 (맥락, 변명 아님)
- TW당: 약 16–22천 km²의 PV 초원.
- 전 세계 토지 비율: 약 0.01–0.02% (대략적인 맥락).
- 이중 사용: 초원, 방목, 수분 매개자 통로로서의 PV 필드 (부품 13).
물 및 호수
- 공정 루프: 공장 내 85–95% 재활용 (부품 12).
- 호수: 계절별 완충지대 + 산책로 + 서식지 (부품 13).
- 폭풍: 호수 앞의 바이오스웨일 + 습지.
저장 및 안정성 (조심스럽게 불을 켜두기)
우리가 실제로 사용하는 규칙
- PV‑min (MWp) ≈ Avg MW × 5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC) — 부품 3, 10–12 참조.
- 저장 용량 (MWh) ≈ 12 시간 × 평균 MW로 안정적인 운영을 위해.
- 과잉 건설: 이웃과 공유하고 클론 주기를 단축하기 위해 PV의 1.5–2.0배 (Part 10).
예시 조합 (사전 계산됨)
| PV 크기 | 평균 전력 | 12 시간 저장 | 적합한 위치 |
|---|---|---|---|
| 1 TWp | ~180–230 GW | ~2.2–2.8 TWh | 지역 그리드 |
| 100 GWp | ~18–23 GW | ~220–280 GWh | 국가 규모 허브 |
| 10 GWp | ~1.8–2.3 GW | ~22–28 GWh | 메가 캠퍼스 + 도시 |
저장은 배터리, 열, 양수 또는 플릿 팩(Part 7)일 수 있습니다. 우리는 가장 안정적인 조합을 선택합니다.
왜 컴퓨팅이 저장을 더 쉽게 만들까요?
랙은 24시간 내내 일정한 전력으로 작동합니다 (Part 11). 그 안정적인 수요 덕분에 PV+저장이 예측 가능하게 작동하며; 폐열은 블록과 가정을 따뜻하게 합니다 (Parts 9, 12–13). 차분한 그리드는 저렴한 그리드입니다.
운송 & 흐름 (모양을 움직이고, 산을 움직이지 않음)
TEU & rail (타당성 검사)
| 묶음 | 100 MW당p | 1 TW당p | 노트 |
|---|---|---|---|
| 태양광 발전소 키트 | ~1,000–1,600 TEU | ~10–16 M TEU | 지역별 분산 |
| 철도 강철 | ~6 kt / 50 km | 복도와 함께 확장 | 전기화됨 (Part 8) |
| 모듈 | 짧은 거리 운송 | 현지 마감 | 수요 근처에서 건설합니다 |
우리는 공장 복제를 통해 글로벌 모듈 캐러밴을 피합니다 (Part 10). 원자는 그들의 운명 근처에 머뭅니다.
트럭, 철도, 로프웨이
- 메가 밴 (200 t): 3–5 MWh 팩, 플라이휠 피크 (Part 7).
- 철도 척추: 0.04 kWh/t‑km 계획 (Part 8).
- 컨베이어/로프웨이: 도로가 의미 없을 때 (Part 8).
팀 및 교육 (깨끗한 손이 필요한 작업)
클론당 인원 (일반적)
- PV 공장 1 GW/년: 약 300–500 FTE
- 유리 라인: 약 250–400 FTE
- 미니밀 1 Mt/년: 약 600–900 FTE
- 컴퓨트 20 MW 홀: 약 80–150 FTE + 지원
교육 척추
- 각 캠퍼스는 먼저 People Pod을 출하합니다: 안전, 클리닉, 교실 (Part 10).
- 라인용 디지털 트윈; 뜨거운 강철 전에 가상 강철로 연습.
- 포드에 연계된 견습 과정: 전기공, 리거, 제어, QA.
로드맵 (2, 5, 10년 — 속도를 선택하세요)
2년 "킥"
- 1 GW 시드에서 ~16 GW/년으로 PV 복제.
- 4–8개 유리 라인, 4–8개 미니 밀 가동.
- 5–10 GW 배치p 광산 및 도시의 PV 초원.
- 2–3개 호수 도시 시작 (13부).
5년 “Lattice”
- 세 지역에서 연간 150–250 GW PV 용량.
- 20–30개 유리 캠퍼스; 20–30개 미니 밀.
- 지역 저장 용량 약 0.5–1.0 TWh.
- 10–20개 도시; 첫 해안 허브.
10년 “TW 습관”
- 대륙 전역에서 연간 ≥1 TW PV 클론 속도.
- 유리와 강철 생산량은 PV 수요에 맞춰 조절됩니다.
- 컴퓨트 홀은 전체 구역을 가열합니다 (11부).
- 캠퍼스 루프는 너무 지루해서 보이지 않습니다 (12부).
“이게 그냥 슬라이드 위 곡선인가요?”
아니요: 여기 있는 모든 숫자는 이미 제시한 pods and plants에서 추적됩니다 — PV 라인(3부), 용광로(4~6부), 물류(8부), 유리(9부), 클론 키트(10부). 이것은 기분이 아니라 건설 계획입니다.
사전 계산된 글로벌 시나리오
시나리오 A — 1 TWp10년간 연간 구축
| 측정 기준 | 값 | 노트 |
|---|---|---|
| PV 추가 (10 년) | 10 TWp | 균등한 리듬 |
| 연간 에너지 @ 1.7 PWh/TW | ~17 PWh/년 | 설치 후 |
| 12 시간 저장 연계 | ~22–28 TWh | 완전 가동 시 |
| 마운트용 강철 | ~600–1,000 Mt | 10년 동안 |
| 유리 | ~450–600 Mt | 모듈 유리만 |
| 구리 | ~12–20 Mt | 어레이에서 인버터로 |
이 10년 총계는 수십 개의 유리 캠퍼스와 미니밀을 요구합니다 — 바로 우리의 키트(Parts 5, 9).
시나리오 B — 5 TWp/년 “sprint” (5~10년)
| 측정 기준 | 값 | 노트 |
|---|---|---|
| 추가된 PV (5 년) | 25 TWp | 클론 열풍 |
| 연간 에너지 @ 1.7 PWh/TW | ~42.5 PWh/년 | 스프린트만으로 |
| 12 시간 저장 연계 | ~55–70 TWh | 지역적으로 분산됨 |
| PV 초원 면적 | ~0.4–0.55 M km² | 이중 용도 토지 |
“Sprint”는 성숙한 pod 공급과 훈련된 지역 팀을 필요로 합니다 (Part 10).
시나리오 C — 균형 잡힌 격자 (전기 산업 + 도시)
지역이 500 GWp PV를 목표로 하며, 5개의 강철 미니밀, 5개의 유리 라인, 2개의 컴퓨트 홀로 산업이 구축된다고 가정합니다.
| 항목 | 계획 값 | 코멘트 |
|---|---|---|
| 평균 전력 | ~90–115 GW | PV에서 |
| 저장 (12 시간) | ~1.1–1.4 TWh | 배터리 + 열 혼합 |
| 강철 생산량 | ~5 Mt/yr | 지역 빔/코일 |
| 유리 생산량 | ~5 Mt/yr | 모듈 + 파사드 |
| 계산 | ~40 MW | 지역 열원 |
| 호수 마을 | ~4–8 | 각 5–25k명 (Part 13) |
이것은 세계 격자 내의 하나의 타일입니다. 복사, 회전, 붙여넣기.
Tap‑to‑open Q&A
“재료는 어디서 오며 — 충분한가요?”
우리는 이전 부분에서 깨끗한 광산-공장을 설계했습니다: 광석은 분류되고 (Part 2), 연기 없이 제련되며 (Parts 4–6), 형태로 배송됩니다 (Part 8). 강철과 유리가 PV 하드웨어 질량을 지배하며, 둘 다 전기로 쉽게 확장 가능합니다. 구리는 주의가 필요하지만 TW당 단일 자리 Mt 단위로 측정되어 재활용으로 관리 가능합니다 (Part 12).
“토지가 병목 현상이 되지 않을까요?”
이중 용도의 PV 초원, 옥상, 주차장, 운하, 브라운필드가 합쳐집니다. 약 16–22k km²/TW 지상 설치로, 이는 토지의 수백분의 일 퍼센트에 불과하며 — 마을과 서식지 주변에 신중하게 배치됩니다 (Part 13).
“이웃과 함께 살기 쾌적하게 유지하려면 어떻게 해야 하나요?”
전기 모션, 밀폐된 라인, 덮인 컨베이어, 조용한 야드, 다크스카이 조명, 공개 대시보드 (Parts 7–9, 12–13). 우리는 새, 야구 경기, 취침 시간에 맞춰 설계합니다.
“가장 어려운 부분은 무엇인가요?”
사람들. 그래서 우리는 People Pods를 먼저 배송하고, 교육에 과투자하며, pods가 전문 지식을 전달해 지역 팀이 집을 떠나지 않고도 경력을 쌓을 수 있게 합니다 (Part 10).
부록 — 치트, 변환, & 교차 링크
우리가 사용한 빠른 변환
| 사물 | 경험 법칙 | 사용된 곳 |
|---|---|---|
| TW당 PV 에너지p | ~1.6–2.0 PWh/년 | 모든 시나리오 |
| PV 면적 | 1.6–2.2 ha/MW | 토지 테이블 |
| 저장 페어링 | 12 시간 × 평균 MW | 저장 테이블 |
| 철도 에너지 | 0.04 kWh/t‑km | 물류 (Part 8) |
| E‑truck (site) | 0.25 kWh/t‑km | 캠퍼스 흐름 (Part 7) |
교차 링크 (이 시리즈)
- Part 1 — 호수 & 첫 구멍: 물 완충제와 미래 공원.
- Part 3 — 태양광 씨앗 공장: 눈덩이가 시작되는 곳.
- Parts 4–6 — 용광로 & 금속: 연기가 아닌 전자.
- Part 8 — 운송: 흙이 아닌 가치를 운반.
- Part 10 — Lego 공장: 포드 & 항구.
- Part 12 — 순환 고리: 일자리가 있는 “waste”.
- Part 13 — 마을: 호수 주변의 삶.
최종 메모: 우리는 물리학에 허락을 구한 적이 없습니다 — 오직 명확함만을 원했습니다. 바위를 골라 분류하고, 햇빛으로 녹이고, 모양을 만들고, 부품을 쌓고, 호수에 산책로를 들고 돌아오겠다고 말하세요. 그게 계획입니다. 함께 만들어 봅시다.