Scaling Civilization: Playing in Terawatts

Масштабирование цивилизации: игра в тераваттах

Серия: Горное дело и материалы • Часть 14 из 14

Масштабирование цивилизации: игра в тераватты

История на сегодня: мы выкопали первую чистую яму и превратили её в озеро. Мы научили камни признаваться, печатали солнечный свет, плавили без дыма, двигали горы с помощью батарей, перемещали продукты, а не грязь, создавали свет из песка, собирали фабрики вместе, строили объекты вплоть до суперкомпьютеров, замыкали все циклы и проектировали города, чтобы они любили свои озёра. Теперь мы отдаляемся: сколько тераватт мы можем построить — спокойно, быстро, красиво?

Сегодняшняя миссия
Определить тераватт в атомах, земле, кораблях, бригадах и неделях — а не в лозунгах.
Опубликовать заранее рассчитанные сценарии для PV, хранения, стали, стекла, меди и вычислительных нагрузок.
Показать математику клонирования: фабрики, которые строят фабрики, пока солнечный свет не станет нашим основным топливом.

Regional lattice of campuses Mine+Factory Port Hub Town + Lake Factory cloning → TW/year Year 0 Year 3 Year 6 Year 8+ Legend: Clean campus node Rail/ship link PV meadow S‑curve panel shows how cloning picks up speed after foundations & pods mature.

Что означает тераватт (и почему мы построим много)

Шпаргалка по тераваттам (ориентированная на PV)

Количество Плановое значение Примечания
Годовая энергия / TWp ~1.6–2.0 ПВт·ч/год Зависит от климата и наклона
Средняя мощность ~180–230 ГВт От энергии ÷ 8,760 ч
Пара хранения на 12 ч ~2.2–2.8 ТВт·ч Средний ГВт × 12
Площадь (наземный монтаж) ~16–22 к км² 1.6–2.2 га/МВт
Масса PV модулей ~45–60 Мт ~45–60 т/МВт

Диапазоны сохраняют честность по широтам, трекерам и конструкции BOS.

Простое почему

  • Электроны ≫ топлива: мы предпочитаем перемещать провода, а не горы.
  • Чистое тепло: печи и печи слушают электричество (Части 4–6, 9).
  • Предсказуемая нагрузка: вычисления и фабрики дают нам стабильную базовую нагрузку, которую любит хранение (Части 10–12).
Физика прежде политики

Математика клонирования — фабрики, строящие фабрики

От семени к снежному кому (фабрики PV, по 1 ГВт/год каждая)

Календарная точка Работающие фабрики Мощность PV в год Комментарий
Месяц 0 1 1 GW/год Завод семян (Часть 3)
Месяц 12 4 4 GW/год Первые клоны (Часть 10)
Месяц 24 16 16 GW/год Ритм «Снежного кома»
Месяц 36 36–64 36–64 GW/год Экипаж и под ограничены
Месяц 60 150–250 150–250 GW/год Региональные кластеры онлайн

Мы ограничиваем рост людьми/подами, а не воображением; качество остается скучным и высоким.

Счет за комплект клонирования (на 1 GW/год PV фабрики)

Под Количество Средняя нагрузка Площадь оболочки
Энергия PP‑20 3 ~60 МВт —
Вода WP‑500 2 — ~180 м² каждый
Нагрев HP‑20 1 — ~400 м²
Линейные поды 12 — ~1,200 м² каждый
Контроль + Люди 1 + 3 — QA + лаборатории

Это та же грамматика Lego, которую мы использовали во всей серии (Часть 10).

Как избежать резкого падения качества при быстром масштабировании?
Поды несут навык; площадки несут бетон. Каждый под тестируется в seed shop, получает серийный номер, сканируется при установке и вводится в эксплуатацию с помощью скрипта. Мы масштабируем скучную часть — контрольные списки — а не риск.

Атомы на тераватт (то, что мы действительно перемещаем и плавим)

Фотовольтаическое оборудование на ТВтp (наземное крепление)

Элемент На МВт На ТВт Примечания
Модули (масса) ~45–60 т ~45–60 Мт Стекло+рамка (Часть 9)
Крепёж сталь/алюминий ~60–100 т ~60–100 Мт Оцинкованная сталь + алюминиевые рельсы
Медь ~1.2–2.0 т ~1.2–2.0 Мт Строки → инвертор
Площадь стекла ~5,000 м² ~5,000 км² Низкожелезистое (Часть 9)
Площадь 1.6–2.2 га 16–22 k км² Трекеры, расстояния

Итоги по Per‑TW, распределённые по регионам и годам; мы поставляем формы (Часть 8), а не грязь.

Заводы для обеспечения этого TW

Линия / Комплекс Выход единицы Единицы для 1 TW Примечания
Комплекс по производству солнечного стекла ~1 Mt/yr ~45–60 Модули питания и фасад
Мини-заводы (сталь) ~1 Mt/yr ~60–100 Секции + рулон (Часть 5)
Заводы по экструзии алюминия ~0.2 Mt/yr ~100–200 Рельсы, рамы
Медеплавильный завод/EW ~0.5 Mt/yr ~3–5 Шины, кабели
Заводы PV ~1 GW/год ~1,000 Или 200 кластеров по 5 GW/год

Эти блоки — замаскированные капсулы (Часть 10). Мы размножаемся спокойно, а не хаотично.

«Разве это не много стали и стекла?»
Да — именно поэтому мы делаем их с помощью электронов (Части 4–6, 9). Мини-заводы mod‑kit и стекольные линии существуют, чтобы перерабатывать именно такую нагрузку, питаясь от PV, которые мы уже сделали (Часть 3).

Земля, вода и соседи (место для птиц и игр с мячом)

Математика земли (контекст, а не оправдания)

  • На ТВт: ~16–22 тысячи км² PV лугов.
  • Доля мировой земли: ~0.01–0.02% (порядок величины для контекста).
  • Двойное использование: PV поля как луга, пастбища, коридоры для опылителей (Часть 13).
Панели сверху, жизнь снизу

Вода и озёра

  • Процессные циклы: 85–95% рециркуляция на заводах (Часть 12).
  • Озёра: сезонные буферы + тропы + среда обитания (Часть 13).
  • Штормы: биосваели + водно-болотные угодья перед озером.
По умолчанию закрытые циклы

Хранение и стабильность (чтобы свет вежливо горел)

Правила, которые мы действительно используем

  • PV‑min (MWp) ≈ Avg MW × 5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC) — см. Части 3, 10–12.
  • Хранение (МВт·ч) ≈ 12 ч × Средний МВт для спокойной работы.
  • Перестройка: 1.5–2.0× PV для совместного использования с соседями и сокращения циклов клонирования (Часть 10).
Простая математика лучше «vibes»

Примеры сочетаний (предварительно рассчитаны)

Размер PV Средняя мощность 12 ч хранения Где это подходит
1 ТВтp ~180–230 ГВт ~2.2–2.8 ТВт·ч Региональная сеть
100 ГВтp ~18–23 ГВт ~220–280 ГВт·ч Национальный хаб
10 ГВтp ~1.8–2.3 ГВт ~22–28 ГВт·ч Мега‑кампус + город

Хранение может быть в виде батарей, теплового, насосного или флотового накопителей (Часть 7). Мы выбираем самый спокойный микс.

Почему вычисления упрощают хранение?
Стеллажи работают круглосуточно с постоянной мощностью (Часть 11). Этот стабильный спрос позволяет PV+storage работать предсказуемо; отходящее тепло согревает кварталы и дома (Части 9, 12–13). Спокойная сеть — это дешевая сеть.

Доставка & потоки (перемещайте формы, а не горы)

TEU & железная дорога (проверка здравого смысла)

Пакет На 100 МВтp На 1 ТВтp Примечания
Комплект солнечной электростанции ~1,000–1,600 TEU ~10–16 М TEU Распределено по регионам
Железнодорожная сталь ~6 кт / 50 км Масштабируется с коридорами Электрифицировано (Часть 8)
Модули Отправка на короткие расстояния Локальная отделка Мы строим рядом со спросом

Мы избегаем глобальных модульных караванов, клонируя фабрики (Часть 10). Атомы остаются рядом со своей судьбой.

Грузовики, железная дорога, канатные дороги

  • Мега-фургоны (200 т): аккумуляторы 3–5 МВт·ч, маховик для пиков (Часть 7).
  • Железнодорожная основа: планирование 0.04 кВт·ч/т‑км (Часть 8).
  • Конвейеры/канатные дороги: там, где дороги не имеют смысла (Часть 8).
Электроны тянут больше, чем когда-либо дизель

Бригады и обучение (работы с чистыми руками)

Человек на клон (типично)

  • Фабрика PV 1 GW/год: ~300–500 штатных сотрудников
  • Стекольная линия: ~250–400 штатных сотрудников
  • Мини-завод 1 Mt/год: ~600–900 штатных сотрудников
  • Зал вычислений 20 MW: ~80–150 штатных сотрудников + поддержка
Автоматизация там, где скучно, люди там, где важно

Обучающая основа

  • Каждый кампус сначала отправляет People Pod: безопасность, клиника, класс (Часть 10).
  • Цифровые двойники для линий; практика на виртуальной стали перед работой с горячей сталью.
  • Стажировки, привязанные к pods: электрики, стропальщики, операторы управления, QA.
Местные таланты растут быстрее всего

Дорожные карты (2, 5, 10 лет — выбирайте свой темп)

Двухлетний «Kick»

  • Клонирование PV до ~16 GW/год (от 1 GW начального объема).
  • Запустить 4–8 стекольных линий, 4–8 мини-заводов.
  • Развернуть 5–10 GWp Луга PV на шахтах и в городах.
  • Начать 2–3 городка у озёр (Часть 13).
Фаза уверенности

Пятилетний «Lattice»

  • 150–250 GW/год мощности PV в трёх регионах.
  • 20–30 стекольных кампусов; 20–30 мини-заводов.
  • Региональное хранилище около ~0.5–1.0 TWh.
  • 10–20 городов; первый прибрежный узел.
Региональная структура существует

Десятилетний «TW Habit»

  • ≥1 TW/год скорость клонирования PV по континентам.
  • Производство стекла и стали подстроено под потребности PV.
  • Вычислительные залы отапливают целые районы (Часть 11).
  • Циклы кампуса настолько скучны, что их не видно (Часть 12).
Стандартное солнечное освещение
«Это просто кривые на слайде?»
Нет: каждое число здесь прослеживается до pods and plants, которые мы уже описали — линии PV (Часть 3), печи (Части 4–6), логистика (Часть 8), стекло (Часть 9), комплекты клонов (Часть 10). Это план строительства, а не настроение.

Предварительно рассчитанные глобальные сценарии

Сценарий A — 1 TWp/год строительства в течение 10 лет

Метрика Значение Примечания
Добавлено PV (10 лет) 10 TWp Равномерный ритм
Годовая энергия @ 1.7 ПВт·ч/ТВт ~17 PWh/год После установки
12 ч хранения в паре ~22–28 TWh При полном эффекте
Сталь для креплений ~600–1,000 Mt За десятилетие
Стекло ~450–600 Mt Только модульное стекло
Медь ~12–20 Mt Массивы к инверторам

Эти десятилетние итоги требуют десятков стекольных кампусов и мини-заводов — именно то, что нам нужно (Части 5, 9).

Сценарий B — 5 TWp/год «sprint» (годы 5–10)

Метрика Значение Примечания
Добавлено PV (5 лет) 25 ТВтp Лихорадка клонов
Годовая энергия @ 1.7 ПВт·ч/ТВт ~42.5 ПВт·ч/год Только от sprint
12 ч хранения в паре ~55–70 ТВт·ч Регионально распределено
Площадь солнечных лугов ~0.4–0.55 М км² Земля двойного назначения

«Sprint» требует зрелых поставок pod и обученных региональных бригад (Часть 10).

Сценарий C — Сбалансированная сеть (электроэнергетика + города)

Предположим, что регион нацелен на 500 GWp солнечной энергии, промышленность основана на 5 мини‑сталеплавильных заводах, 5 стекольных линиях, 2 вычислительных залах.

Элемент Плановое значение Комментарий
Средняя мощность ~90–115 GW От PV
Хранение (12 ч) ~1.1–1.4 TWh Аккумулятор + тепловая смесь
Выход стали ~5 Mt/yr Местные балки/катушка
Выход стекла ~5 Mt/yr Модули + фасад
Вычисления ~40 MW Якорь районного тепла
Озёрные города ~4–8 Каждые 5–25k человек (Часть 13)

Это одна плитка в мировой решётке. Копировать, вращать, вставлять.

Tap‑to‑open Q&A

«Откуда берутся материалы — достаточно ли их?»
Мы оценили чистые шахты как фабрики в предыдущих частях: руда сортируется (Часть 2), плавится без дыма (Части 4–6) и отправляется в виде форм (Часть 8). Сталь и стекло доминируют в массе оборудования PV; оба легко масштабируются с помощью электричества. Медь требует внимания, но измеряется однозначными Мт на ТВт — управляемо с помощью переработки (Часть 12).
«Не станет ли земля узким местом?»
Двойное использование PV: луга, крыши, парковки, каналы и заброшенные земли складываются. При ~16–22 тыс. км²/ТВт наземных установок это сотые доли процента земли — разумно расположенные вокруг городов и мест обитания (Часть 13).
«Как сохранить приятную атмосферу для соседей?»
Электрическое движение, закрытые линии, крытые конвейеры, тихие дворы, освещение с темным небом, публичные панели управления (Части 7–9, 12–13). Мы проектируем для птиц, спортивных игр и времени отхода ко сну.
«Что самое сложное?»
Люди. Вот почему мы сначала отправляем People Pods, переинвестируем в обучение и позволяем pods нести экспертизу, чтобы местные команды могли строить карьеру, не покидая дом (Часть 10).

Приложение — шпаргалки, преобразования и перекрестные ссылки

Быстрые преобразования, которые мы использовали

Вещь Правило большого пальца Используется в
Энергия PV на ТВтp ~1.6–2.0 ПВт·ч/год Все сценарии
Площадь PV 1.6–2.2 га/МВт Таблицы земли
Парное хранение 12 ч × Ср. МВт Таблицы хранения
Железнодорожная энергия 0.04 кВт·ч/т‑км Логистика (Часть 8)
E‑truck (site) 0.25 кВт·ч/т‑км Потоки кампуса (Часть 7)

Перекрёстные ссылки (эта серия)

  • Часть 1 — Озёра и первая шахта: водные буферы и будущие парки.
  • Часть 3 — Фабрика солнечных семян: где начинается снежный ком.
  • Части 4–6 — Печи и металлы: электроны, а не дым.
  • Часть 8 — Транспорт: перевозите ценность, а не грязь.
  • Часть 10 — Фабрики Lego: капсулы и порты.
  • Часть 12 — Круговые циклы: «отходы» с работой.
  • Часть 13 — Города: жизнь вокруг озера.
Всё связано
Последнее замечание: Мы никогда не просили разрешения у физики — только ясности. Выберите камень, отсортируйте его, расплавьте солнечным светом, отправьте формы, сложите части и скажите озеру, что вернётесь с набережной. Вот план. Давайте строить.
Вернуться к блогу