Ist es plausibel, eine Wüste mit selbstreplizierenden Solarmodulen zu bedecken und nur die in der Wüste gefundenen Materialien zu verwenden?

Sand besteht hauptsächlich aus$SiO_2$, während Siliziumwafer, die in Solarzellen verwendet werden, aus reinem Si hergestellt werden.

Daher muss dieses Ding die Energie liefern, die zur Umwandlung benötigt wird$SiO_2$hinein$Si$, je nach Reaktionsweg$SiO_2 + \Delta H = Si + O_2$.

Der$\Delta H$kann aus der Standardbildungsenthalpie der beiden Komponenten berechnet werden$1279 \ kJ/mol$

Solarzellen und elektronische Schaltungen enthalten neben Siliziumchips auch Dotierstoffe der Gruppe III oder V wie Bor und Phosphor, die verwendet werden, um die Eigenschaften des Siliziums nach Bedarf anzupassen. Da sie in Spuren vorhanden sind, können wir für diese Übung davon ausgehen, dass ihr Energiebildungsbedarf derselbe ist wie bei Silizium.

Unter der Annahme, dass das so hergestellte Solarmodul einen Wirkungsgrad hat, der mit den heutigen Solarmodulen nach dem Stand der Technik vergleichbar ist , beträgt er etwa 20%, was bedeutet, dass das Ding ernten muss, um 1 mol Si zu produzieren$1279/0.2=6395 \ kJ/mol$.

Betrachtet man eine durchschnittliche Leistungsdichte der Sonnenstrahlung am Boden zu sein$800 \ W/m^2$, das Ding könnte produzieren$800/1279\cdot 10^3=6 \cdot 10^{-4} mol /m^2s$.

Wenn man bedenkt, dass das Atomgewicht von Silizium 28 beträgt, würde dies zu einer Wachstumsrate von 100% führen$0.017 \ g/m^2s$.

Ich ignoriere das Hard-Science-Tag. Wir haben noch nicht die Expertise.

Hier ist erhebliches Engineering erforderlich. Machen wir es in Schritten:

Schritt 1 besteht darin, eine vollautomatische Solarzellenanlage herzustellen. Keine Menschen beteiligt.

Schritt 2 besteht darin, eine autonome Mine zu errichten, die Silizium bis zur erforderlichen Reinheit abbauen und raffinieren kann.

Schritt 3 besteht darin, beides mobil zu machen.

Seitenfaden:

Schritt 4a Erstellen Sie eine Maschine, die eine weitere Kopie von sich selbst zusammenbauen kann.

Schritt 4b Erstellen Sie eine Maschine, die mit geeigneten Ressourcen alle Teile herstellen kann, aus denen sie besteht.

Schritt 5. Machen Sie die 4b-Maschine gut genug, um alle Teile aus Material herzustellen, das in der Wüste gefunden wurde. Dies ist eine Herausforderung: Es muss in der Lage sein, VSLI-Schaltungen in einem Umfang herzustellen, der groß genug ist, um seine eigene KI zu unterstützen.

Die erste erfolgreiche wird eine „Bienenstock“-Kreatur sein. Viele der Komponenten werden sich nicht vermehren können – Arbeitsbienen. Sie werden eine Art Verarbeitungsanlage haben, und kleinere Lebewesen bringen Materialien mit. Materialien werden zu Solarzellen verarbeitet und Solarzellen werden montiert, um Strom zu liefern.

Die Produktionsanlage erstellt Teile, die zur Herstellung einer anderen Produktionsanlage verwendet werden können. Roboter werden sich über eine gewisse Distanz bewegen – etwa 20 km – und von vorne beginnen. Sobald eine Produktionseinheit mehrere Tochterwerke hergestellt hat, wird sie zu einem kleineren Werk „altern“, das Ersatzteile für die Umgebung herstellt. In der Zwischenzeit erweitern die Tochtereinheiten den Umfang.

Die KI muss schlau genug sein, um basierend auf dem, was verfügbar ist, alternative Konstruktionsmethoden zu entwickeln. Ich vermute, dass viel geschäumtes Gestein als Trägermaterial und gehärtetes Glas für Strukturelemente verwendet werden.

Halten Sie nicht den Atem an, bis der erste installiert ist.

Ich werde meine Antwort auf die Schlussfolgerung stützen, die L.Dutch gezogen hat. Wenn wir davon ausgehen, dass ein Solarpanel ohne jeglichen Energieverbrauch direkt aus Silizium hergestellt werden kann, können wir ausrechnen, wie viel der Solarpark „zusammengesetzte“ Panels erzeugen würde. Sonnenkollektoren sind ungefähr $1.635 m^2$und über$18144 g$.$18144 g/ 0.017g(m^2s) = 1.07x10^6 m^2s$oder$296m^2h$. Wenn wir dies in Solarmodulstunden umrechnen, erhalten wir 181 Solarmodulstunden, um ein weiteres Solarmodul zu erstellen. Angenommen, Ihre Wüste ist 1/3 der Zeit dunkel, gibt uns dies 272 Stunden pro Solarpanel, um ein Solarpanel herzustellen. Es ist nicht schlecht, aber Sie müssen sich möglicherweise Sorgen um andere Energiequellen machen, wie z. B. Roboter, um den Sand von den Solarmodulen zu entfernen.

Sand enthält auch Kohlenstoff (in Form von Calciumcarbonat), der zur Herstellung von Graphen verwendet werden kann. Graphen ist eine viel vielseitigere Substanz und wäre daher eine bessere Wahl. Eine dünne Graphenschicht wäre superstark, flexibel, supraleitend, in der Lage, Elektrizität zu speichern und effizienter zu sein. Der Sand auf dem Meeresboden könnte sogar für Roboter verwendet werden, um eine supraleitende Leitung zwischen Kontinenten auf der ganzen Welt zu bauen, sodass alle Wüsten der Welt Energie in einem globalen supraleitenden Stromnetz verkaufen könnten, so dass Wüsten in allen Zeitzonen dies tun würden Energie so liefern, wie es am effizientesten war. Dies wäre auch eine neue „Goldmine“ für solche Länder mit wenig Landwirtschaft, indem es ihnen ermöglicht würde, Solarenergie zu ernten und zu verkaufen.

In jedem Fall würden solche Entwicklungen Forschung und Entwicklung ermöglichen, um sie auf anderen Planeten und Monden im Sonnensystem einzusetzen, mit der maximierten Sonneneffizienz und Graphenentwicklung, was die Produktion von solarbetriebenen Raumfahrzeugen mit riesigen sich entfaltenden Graphen-Solarkollektoren ermöglichen würde. Planeten könnten schnell in bewohnbare Biosphären umgewandelt werden, die Billionen von Menschen beherbergen können, mit grenzenloser Energie aus Sonnenenergie – sowie Fusion, falls und sobald sie verfügbar wird. (Einige Orte, wie der Mond, könnten jedoch von Silizium als Materialien abhängen).