Technologie zur langfristigen Energieerzeugung für ein Dorf mit 200 Einwohnern

Kraftwerke

mit gentechnisch veränderten Pflanzen besät, die auf natürliche Weise eine große Bandbreite an Medikamenten produzieren

Halten Sie die Idee der gentechnisch veränderten Pflanzen am Laufen und lassen Sie Ihre Kolonie auf organische Technologie zur Stromerzeugung vertrauen. Die organische Technologie hat gegenüber der normalen Technologie mehrere Vorteile, die es ermöglichen würden, die von Ihnen gesuchten Anforderungen zu erfüllen. Nanobots und Maschinen sind in der Regel auf Metalle und seltene Elemente angewiesen, die in der Regel nicht gleichmäßig im Mantel eines Planeten verteilt sind. Ganz zu schweigen davon, dass seltene Metalle in der Regel nicht leicht zugänglich sind und viel Verarbeitung erfordern, um sie nützlich zu machen. Daher würden sie selbst mit selbstreparierenden Nanobots Schwierigkeiten haben, die Materialien vor Ort zu finden, um ihren Herd zu unterhalten.

Stromerzeugung

Lassen Sie die Pflanze Photosynthese verwenden, um Energie zu erzeugen, um sich selbst am Leben zu erhalten, und verlassen Sie sich auf andere Energiequellen, um Strom zu erzeugen, der das Dorf unterstützen kann. Da Pflanzen in der Regel einfachen Zugang zu Wasser haben, empfehle ich, eine organische Version eines Fusionsreaktors, der mit Deuterium betrieben wird , mit der Hand zu schwenken , um das Dorf mit Strom zu versorgen. Der erzeugte Strom würde in der Nähe der Oberfläche spezieller Bereiche der Anlage fließen, in denen die Dorfbewohner Stromanschlüsse einstechen könnten, um ihre verschiedenen Geräte mit Strom zu versorgen.

Pflanzenlebenszyklus

Da es organisch ist, kann es sich selbst reparieren und heilen, es könnte auch gentechnisch verändert werden, um nicht an Altersschwäche zu sterben. Die Kraftwerke könnten immer noch durch eine Naturkatastrophe, Unfälle oder absichtlich zerstört werden. Um dem entgegenzuwirken, lässt die Pflanze Samen produzieren. Die Pflanze würde zu jeder Zeit mindestens einen Samen in sich speichern, damit der Samen, wenn er stirbt, ein neues Kraftwerk starten könnte. Die Pflanze hätte auch Samen, die für Menschen leicht zugänglich sind, damit sie, wenn sie aus irgendeinem Grund einen Ort finden, an dem ihr Kraftwerk fehlt, selbst ein neues pflanzen könnten.

Radioaktive Diamantbatterien

Diamant erzeugt auf natürliche Weise Strom, wenn er Radioaktivität ausgesetzt wird. Radioaktive Diamantbatterien werden also hergestellt, indem Kohlenstoff-14 zu Diamant geformt und in normalen nicht radioaktiven Diamanten eingekapselt wird .

Diese Diamantbatterien haben einen ganz bestimmten Zweck – geringer Stromverbrauch und extrem lange Lebensdauer. Eine standardmäßige, nicht wiederaufladbare 20-Gramm-AA-Batterie speichert etwa 13.000 Joule und wird nach etwa 24 Stunden Dauerbetrieb leer. Ein Diamant mit einem Gramm Kohlenstoff-14 würde 15 Joule pro Tag erzeugen, viel weniger als eine AA-Batterie.

Aber die Leistungsabgabe der Diamantbatterie ist kontinuierlich und hört nicht auf. Die radioaktive Diamantbatterie würde nach 5.730 Jahren immer noch 50 % Strom abgeben, was einer Halbwertszeit von Kohlenstoff-14 entspricht oder ungefähr so ​​lange, wie die menschliche Zivilisation existiert. In dieser Zeit hätte die Diamantbatterie über 20 Millionen Joule produziert. Und würde in den nächsten 5.730 Jahren weitere 10 Millionen produzieren.

Wenn also ein Diamantgitter als ein einziges Stück gebaut würde, das den gesamten Planeten umspannt und alle Herde miteinander verbindet, könntest du möglicherweise genug Energie aus dem Diamanten gewinnen, um den Bedarf der Bevölkerung zu decken. Das Gitter müsste genug radioaktives Material enthalten, damit seine Leistung ausreicht, also könnten vielleicht Diamantberge Teil des Gitters sein, oder massive unterirdische Diamantbänke, oder vielleicht könnte der Planet selbst aus Diamant im Inneren bestehen, mit der richtigen Erdähnlichkeit Terraforming auf den Oberflächenschichten.

Tanken

Wenn Sie möchten, dass die Gesellschaft länger als die Lebensdauer der Batterien hält, könnten Sie die Philanthropen vielleicht alle 5.000 Jahre oder so regelmäßig verbrauchte Diamanten durch frische Diamanten ersetzen lassen. Dies könnte vielleicht relativ geheim geschehen, oder vielleicht könnten sie als Götter angesehen werden. Vielleicht, selbst wenn Sie den gesamten Planeten aus Diamanten hätten, könnten die Austauschteams den alten Diamanten terraformieren und durch frischen Diamanten ersetzen.

Durchführbarkeit

Die Machbarkeit davon würde davon abhängen, wie viel Energie Sie für Ihre Gesellschaft benötigen – das würde bestimmen, wie viel Diamant benötigt würde. Je weniger Leistung Sie also benötigen, desto kleiner müssten die Diamanteinheiten sein, und desto plausibler ist es, sie in Zukunft einfach zu ersetzen.

Nichtsdestotrotz kann man davon ausgehen, dass Ihre wissenschaftlich fortgeschrittenen Philanthopisten über die erste Halbwertszeit des Diamanten hinweg technologische Fortschritte machen werden, so dass sie mehr als 5.000 Jahre Zeit haben, um Terraforming in viel größerem Maßstab als Ersatz für den verbrauchten Diamanten zu entwickeln. Selbst wenn also der gesamte Planet im Inneren aus Diamanten bestehen würde, würde die Technologie des Philanthropen vielleicht in 5.000 oder 10.000 Jahren ausreichen, um den verbrauchten Diamanten zu ersetzen.

Beginnen wir damit, abzuschätzen, wie viel Energie jedes Dorf tatsächlich benötigen würde.

Jetzt gehe ich davon aus, wenn Sie sagen, dass die Herde "scheinbar endlose Energie" erzeugen, meinen Sie, dass sie genug erzeugen, um jedes Dorf ständig zu versorgen.

Wenn dies der Fall ist, müssen wir zuerst herausfinden, wie viel Energie sie tatsächlich benötigen würden.

Da Sie keine Zahlen angegeben haben, außer dem Verständnis, dass diese Dorfbewohner im Allgemeinen ein bescheidenes Leben führen, nehmen wir zunächst den weltweiten Durchschnitt (die schiere Armut des größten Teils der Welt sollte den Überschwang des Westens ausgleichen) des Energieverbrauchs pro Haushalt und Jahr : ungefähr 3500 kWh. Nehmen wir an, jedes Dorf hat 35 Haushalte (die Platz für jeweils etwa 6 Personen lassen können, vielleicht 2 Großeltern, 2 Eltern und 2 Kinder) und 5 zusätzliche "haushaltsähnliche" Gebäude (Schulen, Aktivitätszentren usw.). das sind insgesamt 40 "Haushalte" oder ein Gesamtverbrauch von 140.000 kWh oder 140 Mwh pro Jahr. Leicht erhältlich.

Lassen Sie uns nun einige mögliche Energiequellen untersuchen.

Wollen Sie, dass diese Herde mehrere tausend Jahre ohne Wartung überdauern, dann müssen wir bereits mehrere Energiegewinnungsmethoden eliminieren: nämlich nukleare und fossile Brennstoffe wie Kohle und Öl.

Und das Problem mit Ihrer Idee für ein geothermisches Gitter ist, dass Ihre Dörfer zu nahe beieinander liegen, Sie müssten etwa alle 50 Meilen auf einen lebensfähigen geothermischen Riss hoffen, was nicht wirklich möglich ist, es sei denn, Ihr Planet unterscheidet sich wirklich von unserem (dort ist auch das Problem mit Bodenverschiebungen, die dazu führen würden, dass viele ohne Anpassungen nach nur wenigen Jahrhunderten unbrauchbar werden).

Schließlich ist hier das Problem, nicht die Energieerzeugung, sondern die Haltbarkeit.

Unabhängig davon, für welche Energieerzeugungsmethode Sie sich entscheiden, ein kleines Erdbeben oder auch nur Verschleiß kann leicht eine wichtige Komponente dieser Herde lösen und sie ohne diese winzige Anpassung unbrauchbar machen.

Selbst wenn wir anerkennen, dass die Technologie dieser Zukunft viel besser ist als unsere eigene, müsste sie dennoch so weit fortgeschritten sein, dass sichergestellt werden kann, dass jeder einzelne Herd über Jahrtausende des Verlassens in Betrieb bleibt; Um dies ins rechte Licht zu rücken, sind fast alle aktuellen Kraftwerke (mit Ausnahme der Photovoltaik, die theoretisch länger halten kann) für eine Lebensdauer von weniger als einem Jahrhundert ausgelegt, und zwar bei ständiger Wartung, Austausch von Teilen, Überwachung und Branchenexpertise.

Wenn nur einer dieser Herde ausfallen würde, würde dies sicherlich bedeuten, dass die betroffenen Dorfbewohner mit den umliegenden Dörfern um die benötigten Ressourcen in den Krieg ziehen und den gesamten Zweck der Konfiguration des Planeten vollständig zunichte machen würden.

Seien Sie ehrlich, selbst für die ferne Zukunft ist dies einfach nicht sehr machbar.

Außerdem möchte ich, dass diese Dinge enorm langlebig sind und Tausende von Jahren ohne Wartung durch den Menschen überdauern. Ist das ohne die ständige Präsenz der KI und einer Reihe von Wartungs-Nanobots möglich?

Wenn Sie ein Beispiel dafür haben möchten, was Tausende von Jahren ohne Wartung durch den Menschen überdauern kann, können wir unser Inventar präsentieren

Es gibt heute buchstäblich keine moderne Technologie, der man auch nur ansieht, dass sie seit Jahrtausenden Energie erzeugen kann. Sicher, wir können Kernisotope bekommen, die so lange radioaktive Energie erzeugen, aber die Maschinerie, die das in Energie umwandelt, wird sicherlich zusammenbrechen.

Natürlich gibt es eine Gruppe von Menschen, die buchstäblich zu einem anderen Planeten geflogen sind. Dies beinhaltet entweder Reisen in Faster Than Light, in diesem Fall sind alle Wetten ungültig und Sie können die Herde einfach per Hand winken, oder es beinhaltete eine mehrere tausend Jahre lange Reise durch den Weltraum, in diesem Fall haben sie herausgefunden, wie man Dinge baut, die halten!

Ich würde sagen, angesichts all dessen ist der Aufwand, eine Energiequelle für ein paar tausend Jahre herzustellen, buchstäblich Peanuts. Ich würde empfehlen, mit der Hand zu winken und niemals zurückzublicken. Sie haben weit mehr strittige Konfliktquellen in Bezug auf die utopischen Behauptungen im Herzen des Buches. Ihre Leser sollten mehr als bereit sein, ein oder zwei Energiequellen zu übersehen.

Angesichts der heutigen Technologie gibt es keine Energiequelle, die Tausende von Jahren ohne Wartung überdauert. Geothermie hat eine gute Chance zerstört zu werden aus Gründen, die andere oben angegeben haben. Außerdem ist Geothermie tendenziell heikel und wartungsintensiv.

Lösung 1: Langanhaltende Solarenergie

Solarstrom hat den Vorteil, dass es keine beweglichen Teile gibt. Sie könnten auch jedes Element des Stromversorgungssystems im oder um den Herd herum halten, was das Risiko von Schäden durch Erdbeben und so weiter mindern würde. Andererseits sind diese Solarmodule anfällig für Wetterereignisse - Hagelkörner, schwere Stürme usw. Sie müssen auch sicherstellen, dass sie niemals zu schmutzig oder von Vegetation überwuchert werden.

Der technologische Sprung hier ist, dass Solarmodule mit der Zeit abgebaut werden. Bei einem modernen Solarmodul kann der Wirkungsgrad um etwa 1 % bis 0,5 % pro Jahr sinken. Das bedeutet, dass ein 10 Jahre altes Solarmodul 10 % weniger Energie produzieren würde als am Tag seiner Installation, während ein 30 Jahre altes Modul 30 % weniger Energie produzieren könnte. Darüber hinaus benötigen Sie Batterien, um Energie für die Verwendung über Nacht zu speichern, und moderne Batterien nutzen sich mit der Zeit ab und verlieren schließlich die Fähigkeit, eine Ladung zu halten.

Angesichts der Tatsache, dass Sie Raumschiffe haben, können Sie die technischen Probleme wahrscheinlich per Hand winken. Solarenergie und Batterieenergie sind derzeit beide sehr intensive Forschungsgebiete. Eine gute handgewellte Antwort wäre, dass die Panels und Batterien so konzipiert sind, dass sie sich alle 1000 Tage "erneuern", indem sie sich vollständig aufladen und sich selbst entladen. Das würde einen kleinen Mikrocontroller erfordern, aber keine KI.

Lösung 2: Kernenergie

Moderne Kernenergie ist wartungsintensiv, aber schon seit einiger Zeit spricht man von kleinen modularen Reaktoren . Einige davon sind als autarke und in sich geschlossene Maschinen konzipiert, die im Werk betankt werden und dann nur durch die Notwendigkeit einer regelmäßigen Betankung begrenzt sind. Ein höchst experimentelles Design namens Travelling Wave Reactor soll das Auftankproblem lösen, indem es genügend Brennstoff in einen Reaktor packt, um über 100 Jahre lang "langsam zu brennen".

Diese sind auch relativ kompakt, was Kernreaktoren angeht, und könnten in der Nähe des Herds aufgestellt werden, wodurch das Risiko von Erdbeben und geologischen Aktivitäten minimiert wird. Sie könnten auch vergraben werden, wodurch das Risiko von Unwettern minimiert wird.

Der Sprung für Ihre Geschichte würde darin bestehen, das Wanderwellendesign so aufzurüsten, dass es Tausende von Jahren Kraftstoff speichert, anstatt hundert, was mir angesichts einer fortgeschrittenen Gesellschaft ziemlich vernünftig erscheint. Sie würde irgendwann aufgebraucht sein (im Gegensatz zu Solarenergie oder Erdwärme), aber bedenken Sie, wie viel Fortschritt wir in den letzten 10.000 Jahren gemacht haben. Irgendwann würden die Herde aufhören zu arbeiten, aber bis dahin haben diese Leute vielleicht ein eigenes wissenschaftliches Verständnis von Elektrizität.

BEARBEITET, um fehlende Einschränkungen zu berücksichtigen

Suchen Sie Hearth über den Höhlen von Riesenfledermäusen und fügen Sie nützliche Mikroorganismen hinzu, die ihren Abfall unter anderem zu Methan zersetzen. Indem Sie ein System von Rissen sorgfältig entwerfen, können Sie es versteckten Brennkammern (um Feuer zu verbergen) unter Kochöfen zuführen. Es würde auch Wärme für Wohnräume liefern.

Der Herd ist die Spitze eines einzelnen großen Metallstabs, der sich bis dorthin erstreckt, wo die Kruste sehr heiß ist. Es leitet Wärme nach oben. Das Oberteil bleibt heiß. Darauf kann man Suppe kochen.

Lassen Sie die Kinder nicht daran stoßen! Es ist heiß!