Welche Stromerzeugungsmethode ist die beste, um eine schwebende Stadt zu erhalten?

Die einzig mögliche Antwort auf Ihre Frage ist nuklear (Fusion oder Spaltung, ich bin nicht wählerisch), und das ist immer noch nicht vernünftig.

Ich fürchte, "harte wissenschaftliche" Antworten werden Ihre Kriterien nicht erfüllen. Einige Kritik an Ihrer Frage.

Wie viel Macht?!
Eine große Stadt verbraucht GW Leistung, nicht MW.

Laut Wikipedia beträgt der Pro-Kopf-Energieverbrauch in Großbritannien 244 TWhr/Jahr und diese Seite gibt einen durchschnittlichen Energieverbrauch von 35,8 GW an . Da die Bevölkerung Londons etwa 11 % der Gesamtbevölkerung des Vereinigten Königreichs ausmacht, beträgt der Strombedarf Londons etwa 3,9 GW an laufender Stromerzeugung. Das ist etwa das 100-fache des geplanten Energiespeichers.

City Power
Renewables arbeiten nicht für Sie, sie sind Energie diffus – was bedeutet, dass Sie viele schwere Dinge brauchen, um den notwendigen Strom zu erzeugen. Eine dieser riesigen hocheffizienten Windturbinen könnte eine Nennstromerzeugung von 2 MW haben, erzeugt aber wahrscheinlich weniger als 20 % davon. Ihre Stadt benötigt also möglicherweise 70.000 oder mehr davon, um ihren Energiebedarf für alle Dinge außer dem Schweben zu decken, und das ist eine Menge Gewicht - was wir später herausfinden werden, ist eine schlechte Sache (TM).

Korrektur vom 23.4.15
London benötigt etwa 3,9 GW an Betriebskapazität, nicht die zuvor genannten 47 GW.

Nennstromerzeugung von Windkraftanlagen

Wie viel könnte eine solche erneuerbare Energiequelle wiegen? Ich frage, weil das Gewicht ein enorm wichtiger Faktor sein wird, Sie brauchen etwas Energiedichtes (viel Energie pro Gewichtseinheit) sowie etwas, das keinen Kraftstoff benötigt$\rightarrow$Sie sprechen also von Kernkraft (Fusion oder Spaltung).

Hier ist ein interessanter Artikel über die Energieeffizienz verschiedener Stromerzeugungssysteme.

Solarstrom
Massenproduzierte Solarzellen können bis zu produzieren$175 \frac {W}{m^2}$. Wenn Sie jedoch Ineffizienzen in ihren Betrieb einbauen (z. B. 50 % der Zeit erzeugen sie überhaupt keinen Strom und die meiste Zeit des Tages produzieren sie weit weniger als die beworbene Spitzenerzeugung), kommen Sie zurecht$44 \frac {W}{m^2}$. Um eine solche Stadt vollständig mit der nötigen Energie zu versorgen (wenn man das Schweben ignoriert), bräuchte man etwa 893.141.945$m^2$oder ein Quadrat von etwa 30 km auf einer Seite im Wert von Solarpanels.

Energiespeicherung
Sie haben erwähnt, dass Ihre Energie in Batterien zwischen den „Tankstopps“ gespeichert wird und sie verwendet wird, wenn intermittierende Energiequellen (wie Sonne und Wind) nicht verfügbar sind. Stellen wir uns für einen Testfall vor, den Strom für eine Nacht zu speichern. Eine Nacht sind 12 Stunden * 3,9 GW Stromerzeugung = 47 GWh Stromspeicher.

Batteriespezifische Leistung

Wenn wir unseren Speicherbedarf von 47 GWh nehmen und durch den besten in der Grafik gezeigten Speicher von 200 Wh / kg dividieren, erhalten wir:

Batterien sind durch die Energie molekularer Bindungen begrenzt. Atomkraft kommt jedoch aus der Energie der starken Kernkraft und diese ist 1.000.000 mal energiereicher pro Gewichtseinheit. Auch wenn wir diese Energie nicht effizient extrahieren können (wir können nur etwa 0,25 % der Kernreaktion in unseren Kraftwerken extrahieren), ist sie aufgrund ihrer extrem hohen Energiedichte etwa 10.000 besser für die Energiespeicherung und -extraktion als die nächstbeste Möglichkeit.

Schweben
Schweben bringt alle möglichen eigenen Probleme mit sich. Die erste davon ist, dass wir mittels eines Treibmittels durch Impulserhaltung Auftrieb erzeugen. Flugzeugtriebwerke und Flügel nutzen die Atmosphäre als Treibmittel, müssen aber die Energie liefern, um sie zu bewegen.

Das einzige Antriebssystem, das jemals vorgeschlagen wurde, um die Art von Schub zu erzeugen, die Sie benötigen würden, ist der nukleare Impulsantrieb des Projekts Orion . Es verwendet Atombomben, um die Energie bereitzustellen, die etwa 1/s explodieren. Dieser Motor könnte 8.000.000 Tonnen (ungefähr die Größe einer kleinen Stadt) mit nur 800 Bomben mit einer Sprengkraft von jeweils etwa 272 kt in etwa 14 Minuten heben.

Sie brauchen etwas noch Energievolleres als dieses, um sich selbst anzuheben und Ihre Stadt in London-Größe für 6 Monate oder länger schweben zu lassen.

Wenn wir davon ausgehen, dass eine „kleine Stadt“ 70.000 Einwohner hat und London eine Stadt mit 7.000.000 Einwohnern, dann müssen wir dieses riesige Fahrzeug um den Faktor 100 vergrößern. Die Designer von Project Orion haben keine Planung für etwas dieser Größe aufgenommen, also habe ich keine Ahnung, ob das praktikabel ist (der Ingenieur in mir sagt, dass wir auf Probleme stoßen werden), aber nehmen wir an, wir können es. Das bedeutet, dass wir unsere Bombenausbeute um das 100-fache steigern müssen – auf jeweils 27 mt .

Skalentest von Nuclear Pulse Propulsion
https://www.youtube.com/watch?v=uQCrPNesQaY

Selbst dieses hochenergetische Antriebssystem konnte seinen Treibstoff nicht transportieren und eine Stadt sechs Monate lang schwimmend halten. Ihre Stadt muss also ein Antriebssystem verwenden, das sogar noch energischer ist als das Detonieren von Atombomben unter ihr, um sie in der Schwebe zu halten. Die Detonation von Atombomben bringt eine Menge anderer Probleme mit sich (unter ihnen vor allem der Strahlenschutz und die variable scheinbare Schwerkraft). Obwohl wir das Leben in Ihrer Stadt überlebensfähig machen könnten, wird es nicht bequem sein.

Aber stellen Sie sich die Bedingungen auf der Welt unter Ihrer schwimmenden Stadt vor, mit etwas Energievollerem als einer 27-Meter- Atombombe, die jede Sekunde für einen Zeitraum von 6 Monaten explodiert . Wir sprechen über die totale Vernichtung allen Lebens auf dem Planeten in sehr kurzer Zeit.

Die Antwort
Wenn Sie die zum Schweben erforderliche Energie ausschließen, könnten Sie Ihre Stadt vernünftigerweise mit jeder Art von Atomkraft versorgen.

Wenn Sie die Energiekosten des Schwebens einbeziehen, dann ist harte Wissenschaft nicht Ihr Freund. Sie müssen viel Handwavium einführen , um Ihren Traum Wirklichkeit werden zu lassen. Die Mähdrescher-Anforderungen an Energiespeicherung, Antrieb, Stromerzeugung usw. passen allesamt nicht in die Welt, wie wir sie kennen – nicht einmal theoretisch. Sie brauchen Fiktion, um diese Arbeit zu machen, und plausible Fiktion wird es in diesem Fall nicht tun.

Ein möglicher Ausweg
Ein möglicher Ausweg aus den obigen Problemen ist folgender: Die Physik sagt, dass keine Energie verbraucht wird, wenn sich das Objekt nicht im Gravitationsfeld bewegt. Anders ausgedrückt; Wenn Sie einen anderen Weg finden, dies zu schweben, als durch konventionellen Antrieb, dann verbrauchen Sie nicht wirklich Energie.

Eine Möglichkeit hierfür ist die Magnetschwebebahn. Erstellen Sie eine Strecke, die ein (sehr starkes) Magnetfeld erzeugt, und platzieren Sie Supraleiter in Ihrer Stadt. Supraleiter stoßen Magnetfelder aus dem Material aus und dies führt zu Levitation.

Obwohl die Physik sagt, dass dies möglich ist, weiß ich nicht, wie stark das Magnetfeld sein müsste (sicherlich viele Größenordnungen stärker als das der Erde), und wir werden auch eine neue Familie von Supraleitern benötigen, die dies nicht tun brechen unter solch starken Magnetfeldern zusammen.

Es gibt 3 Eigenschaften, die dazu führen, dass Supraleiter ihre Supraleitfähigkeit verlieren; sie sind Temperatur, Stromstärke und magnetische Feldstärke. Dies liegt weit über der kritischen Magnetfeldstärke für alles, was wir kennen.

Diagramm der maximalen kritischen Magnetfeldstärken für verschiedene Supraleiter.

Da die einfache Antwort (viele, viele Helium/Wasserstoff-Ballons plus so ziemlich jede Energiequelle, wie Atomkraft oder Solarenergie) langweilig wäre, lassen Sie uns nach etwas viel Exotischerem greifen:

Geomagnetisch.

Die Stadt schwebt nicht so sehr, sondern umkreist den Planeten. Es hat einen eigenen Space Elevator und ein paar riesige Segel, die es in der Luft "verankern".

Der Weltraumaufzug ist an dem Ende lang und schwer genug, das sich über die (halb-)geostationäre Umlaufbahn hinaus erstreckt, dass er die Stadt über Wasser hält, in einem prekären Gleichgewicht zwischen dem Fallen auf den Boden und dem Fliegen in den Weltraum.

Während es sich durch das Magnetfeld des Planeten bewegt, fungiert es als elektrodynamisches Halteseil, das die gesamte benötigte Elektrizität für die Stadt liefert – einschließlich Energie für Luftionisierer , die die Höhe und Geschwindigkeit der Stadt stabilisieren und die Auswirkungen unvorhersehbarer Winde und Höhenverluste aufgrund von Elektrodynamischer Widerstand.

Tatsächlich ist die -eigentliche- Energiequelle die Windkraft - nicht der natürliche Wetterwind, sondern der Luftwiderstand gegen die Atmosphäre, der verhindert, dass die Stadt anhält und fällt; es entlang der Planetenoberfläche treiben; Die riesigen Segel geben zurück, was durch den elektrodynamischen Widerstand des Halteseils verloren geht. Das Halteseil selbst fungiert als Generator der Windkraftanlage und liefert Energie für die Anpassung der Luftionisatoren (die als Jet-Triebwerke fungieren), wenn nur die Anpassung der Segel nicht ausreicht. Letztendlich ist die ursprüngliche Kraftquelle die Rotation des Planeten, die durch den Luftwiderstand auf die Stadt übertragen wird.

Bearbeiten: Der Wikipedia-Artikel über Electrodynamic Tether enthält enorme Mengen an wissenschaftlicher Analyse.

"Im Jahr 1996 führte die NASA ein Experiment mit einem 20.000 Meter langen leitenden Halteseil durch. Als das Halteseil während dieses Tests vollständig entfaltet wurde, erzeugte das umlaufende Halteseil ein Potential von 3.500 Volt." Die verfügbaren Spannungen wären absolut enorm, obwohl der Strom durch die Fähigkeit, Ionen zu verwerfen, begrenzt wäre - die Luftionisatoren würden am unteren Ende eine entscheidende Rolle spielen, während das obere Ende leistungsstarke Plasmaemitter benötigen würde, um die Stromstärke bereitzustellen - sie würden dies nicht tun viel verbrauchen die energie als liefernindem er die hohe statische Aufladung in Stromfluss umwandelt. Leider kann ich keine Zahlen zur Effizienz dieser Geräte finden; Dennoch kommt der größte Teil ihrer Komplexität, Kosten und Verluste heutzutage aus der Notwendigkeit, enorme Spannungen bereitzustellen - in unserem Fall haben wir mehr als genug Spannung. (und wenn Sie einen einfacheren Weg oder mehr Strom wollen, senken Sie ein Kabel, bis es anfängt, Donner auf den Boden zu spucken ... die Leute unten haben Blitzableiter, nicht wahr?)

Die Ableitung von Ionen am anderen Ende des Kabels würde Plasmastrahler erfordern, aber dort ist einfach lächerlich viel Platz für sie.

Im Wesentlichen wird die verfügbare Leistung durch die Fähigkeit der Segel und Ionenpropeller reguliert, den elektrodynamischen Zug einzuholen, mit optionaler Einschränkung der Effizienz der Propeller bei der Dissipation der Ionen, mit der Option "Trailing Storm Cables", um diese Einschränkung aufzuheben.

Die beste Energiequelle für eine schwebende Stadt ist diejenige mit dem höchsten Verhältnis von Leistung zu Gewicht.

Es gibt ein raffiniertes neues Solarpanel, das im Wesentlichen auf Kapton-Kunststoff gedruckt ist und etwa 150 MW Leistung liefert, wenn es über eine Fläche von der Größe Londons verteilt wird (1.572$km^2$). Das ist kein sehr großes Kraftwerk, aber es wiegt sehr, sehr wenig. Der Nachteil ist jedoch, dass Sie Ihre Stadt beschatten und den Bedarf Ihrer Bürger an künstlicher Beleuchtung erhöhen. Wenn Sie die Paneele jedoch stattdessen auf Flügeln außerhalb der Stadt anbringen, können Sie die Größe der Paneele exponentiell erhöhen und gleichzeitig das direkte Licht für die Stadt erhalten. Die Leute unten könnten sich beschweren. Denken Sie auch daran, dass diese zerbrechlich sind - für schwerere Kunststoffe, die den Winden und Stürmen standhalten können, in denen Sie herumfliegen, ist möglicherweise mehr Gewicht erforderlich -, aber ich vermute, Sie werden Turbulenzen sowieso aktiv vermeiden, sodass dies möglicherweise kein Problem darstellt.

Darüber hinaus beschäftigen Sie sich wirklich mit Atomkraft. Mit Kernreaktoren können Sie enorme Energiemengen erzeugen, und sie wiegen erheblich weniger als Kohle, Öl, Gas und andere Energiequellen. Dies wird wahrscheinlich den Großteil Ihrer Energie liefern. Wenn Sie die Abwärme richtig nutzen, brauchen Sie die riesigen Kühltürme nicht, sondern decken damit den gesamten Wärmebedarf der Stadt (Warmwasser, Heißluft, Kochen usw.). Betrachten Sie Atom-U-Boote und Flugzeugträger als Beispiele – zwei kleinere Kernreaktoren, die dafür ausgelegt sind, eine kleine Stadt mit vielen Menschen monatelang außerhalb des Hafens zu versorgen. Sie müssen es nur weiter skalieren.

Ich kann nicht einmal ansatzweise den Bonus beantworten, wie man diese Stadt zum Schweben bringt. Aber für den Betrieb der Stadt...

TL;DR:

Sie können Ihre Stadt mit Solarenergie auf dem Dach versorgen . Aber dann stehen Ihnen keine Erholung und Landwirtschaft auf dem Dach zur Verfügung.

Ich habe an einem Demonstrationsprojekt für Solarenergie auf dem Dach gearbeitet, einfach flache Sonnenkollektoren, aber es war in Abu Dhabi, wo es viel Sonne gibt. Es war viel kleiner als das, was nötig ist, um London mit Strom zu versorgen, aber es gibt mir eine gute Vorstellung. Tut mir leid, ich weiß nicht, wie man die hübschen mathematischen Dinge macht, aber ich skaliere nur proportional.

Ich hatte ausgerechnet , dass man für eine kompakte Stadtentwicklung mit 7 Millionen Einwohnern 2,8 Mio. Wohneinheiten und auch die dazugehörigen Erdgeschossflächen (BGF) benötigt.

Ich erwähnte auch, dass ich Genehmigungen für alle Versorgungsanforderungen für ein komplettes eigenständiges Stadtprojekt erhalten habe, das ich für 100.000 Menschen und die damit verbundenen Einrichtungen usw. verwaltet habe.

Für eine Stadt mit 100.000 Einwohnern (und allen anderen „Gebäuden“) betrug die Gesamtbedarfslast 319 MVA. Sie sind eine Stadt der Zukunft, so viel effizienter, also sagen wir tausend Menschen und ihre anderen Einrichtungen, Wohnungen, Einzelhandel usw.: 1.000 Personen: 1 MVA. Ihre sieben Millionen erfordern 7.000 MVA.

Unser Dachsolarprojekt hat berechnet, dass wir für etwa 1.000 Menschen (und die damit verbundenen Büros, Kliniken, Hotels, Schulen usw.) Dächer von 4 Hektar (ha) benötigen: viel, aber wenn Dächer 80% davon ausmachen städtischer Teil (4.500 ha), das heißt, Sie können 35.000 ha Solaranlagen haben, und ich bin sicher, dass Sie in dem Jahr, in dem Ihre Geschichte beginnt, eine fortgeschrittene Solaranlage haben werden. Genug, um Ihre Stadt sicher mit Strom zu versorgen.

Das Problem hierbei ist, dass wir in einer vorherigen Frage viele Ihrer Dächer als Erholungs- und Landwirtschaftszwecke genutzt haben, um die Stadt kompakt zu halten.

Auf Wunsch berechne ich gerne Ihre Bedarfslasten, Regenwasser, Brauchwasser, Abwasser, TSE etc. :)

Wird niemals passieren, es sei denn, Sie ändern Ihre Definition von Schweben, um das Schweben in einer Höhe von 35.786 km, auch bekannt als geosynchrone Umlaufbahn, einzuschließen. Werfen Sie dort einen O'Neill-Zylinder ein und Sie können sich selbst versorgende Kolonien von 7 Millionen Menschen unterhalten. O'Neill-Zylinder könnten vergrößert werden, um auch viel größere Populationen zu unterstützen. Und Sie könnten eine große Anzahl von ihnen in Geosynch, Lagrange-Punkten oder Umlaufbahnen im Allgemeinen einsetzen.

Sie müssen auch den Abbau der Asteroiden beherrschen, aber das sollte bis 2250 realistisch sein. Sie möchten wahrscheinlich auch einen Weltraumlift, um das Auf- und Absteigen billig zu machen.

Außerdem würde es bis 2250 kein technisches Problem mehr geben, eine Bevölkerung zu ernähren, die viel größer als 15 Milliarden Menschen auf der Erde ist. Sie übernehmen groß angelegte Fusionsenergie, Solarenergiesatelliten oder eine beliebige Kombination von Energiequellen, die den Planeten energiereich und sauber machen, und Sie können alle Lebensmittel, die Sie benötigen, mit Hydroponik oder dergleichen anbauen. Der Asteroidenabbau wird auch nützlich sein, um Ressourcen zu erhalten, die auf dem Planeten relativ selten sind.

Sie erreichen jedoch irgendwann den Punkt, an dem Sie die Bevölkerung vom Planeten entfernen möchten, wenn die Bevölkerung unbegrenzt wächst.

Dies ist eine Ergänzung zur Antwort von @SF., nur weil.

Atmosphärische Elektrizität kann verwendet werden, um Ihnen etwas Strom zu liefern, und könnte technisch auch ohne einen Weltraumaufzug durchgeführt werden.

Bei „schönem Wetter“ steigt das Potential, auch „Spannung“ genannt, mit der Höhe auf etwa 30 Volt pro Fuß (100 V/m), wenn gegen den Gradienten des elektrischen Felds geklettert wird.[3] Dieser elektrische Feldgradient setzt sich bis zu einem Punkt in der Atmosphäre fort, an dem die Spannung ihr Maximum erreicht, in der Nähe von 300.000 Volt . Dies geschieht etwa 30–50 km über der Erdoberfläche.

Sie könnten auch einige Kondensatoren und andere Dinge einsetzen, um die Blitzeinschläge einzufangen, die auch von dieser riesigen Struktur angezogen werden, um einen schnellen Leistungsschub zu erzielen.

Wie immer direkte Matter-Umwandlung ($e=mc^2$) liefert die "beste" Stromquelle und man braucht keine Batterien oder Kabel, um sie aufzuladen. Einfach Luft einsaugen und in Energie umwandeln. Mit der Berechnung von @jim2b von 47 GW für eine Stadt benötigen Sie nur ein halbes Kilogramm Material pro Jahr, um Ihre Stadt mit Strom zu versorgen.

Angesichts unseres Fortschrittstempos ist es durchaus plausibel, dass wir in mehr als 200 Jahren wissen werden, wie wir eine Technologie dieser Art sicher nutzen können.

Wie andere gesagt haben, ist Levitation Ihr bekanntester Weg, um eine schwebende Stadt zu erreichen, und auch hier darf das Tempo der Entdeckung und Innovation nicht unterschätzt werden – insbesondere, wenn wir eine ASI entwickeln.

Allerdings hat Isaac Asimov (glaube ich?) eine „Gravitationslinse“ entwickelt, die die Gravitationsanziehung eines weiter entfernten Körpers auf ein Objekt fokussiert, das es ihm ermöglicht, die „lokale“ Schwerkraft zu überwinden – zum Beispiel die Schwerkraft der Sonne oder des Jupiters auf ein Auto zu fokussieren. Wie plausibel dies ist, ist unbekannt, aber wir können sowohl Licht als auch andere Frequenzen des EM-Spektrums fokussieren. Die Schwerkraft hat die gleichen Drop-Off-Eigenschaften in ihrer "Feldstärke".$1/r^2$- vielleicht ist das eine Verbindung, die haltbar genug ist, um zu glauben, dass man die Schwerkraft genauso fokussieren kann wie wir das Licht.

Die Antwort ist sehr einfach, aber Sie müssen Ihre Annahmen darüber, wie die Stadt in der Luft schwebt, über Bord werfen. Es müsste kein Kraftwerk oder Batterien haben, sondern einfach wie ein Heißluftballon von enormer Größe gebaut werden.

Buckminister Fuller beschrieb dies als "Wolke 9", nachdem er die geodätische Kuppel erfunden hatte, und stellte fest, dass sich das Innenvolumen einer Kugel verachtfacht, wenn sich der Radius verdoppelt. Bei sehr großen Kugeln, die nach dem Prinzip der geodätischen Kuppel gebaut sind, ist die darin enthaltene Luftmasse, sobald Sie einen Durchmesser von etwa einem Kilometer überschreiten, so groß, dass sie die Struktur der Kuppel massiv überwiegt. An diesem Punkt würde eine Erwärmung der Luft im Inneren um nur 1 Grad F im Vergleich zur Außenluft dazu führen, dass die Kuppel schwebt.

Eine "Stadt", die in der Lage ist, alle Menschen einer großen Metropole wie London aufzunehmen, ist möglicherweise nicht als einzelne Kugel möglich, aber eine Ansammlung von Kugeln mit jeweils mehreren Kilometern Durchmesser, die durch Kabel, Gehwege usw. miteinander verbunden sind, ist möglicherweise machbar. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass "Vororte" aus verschiedenen Gründen ablegen können und verhindert wird, dass eine einzelne Katastrophe die gesamte Stadt auf einmal zum Einsturz bringt. Die Stadterneuerung ist auch viel einfacher, da alte Blasen abgenommen und neue an ihrer Stelle installiert werden können.

Die Wärmeenergie, die benötigt wird, um diese riesigen Heißluftballons in der Luft zu halten, kann tagsüber durch Sonnenenergie gesammelt und nachts durch Abwärme von internen Aktivitäten und Maschinen in den Innenraum geleitet werden. Eine Bewegung weiter nach Norden, wo die Durchschnittstemperatur kühler ist, macht das Schweben dieser Blasen viel einfacher, während eine Bewegung nach Süden in die Tropen viel mehr Wärmezufuhr in die Kuppeln erfordern würde, um einen Temperaturunterschied zwischen dem Inneren der Kuppel und der Außenluft aufrechtzuerhalten.

Ein Problem bei jeder fliegenden Stadt, insbesondere bei großen, wäre es, die unerwünschten Auswirkungen der Beschattung riesiger Landflächen darunter zu minimieren. „Wolke 9“-Ballons könnten weitgehend transparent sein und etwas Sonnenlicht zu den Menschen darunter durchlassen.

Es würde stark davon abhängen, wie hoch Sie schweben möchten. Die Dichte der Luft nimmt ab, wenn Sie zu viel höher gehen. Und die Verwendung von Luftstrom (oder Widerstand bestimmter Formen gegen Luftstrom) kann energieärmere Lösungen bei niedrigeren atmosphärischen Niveaus bieten.

Dies ist dem Auftrieb nicht unähnlich. In geringeren Tiefen übt der Auftrieb mehr Kraft aus als die Schwerkraft (wobei die Materialdichte den Gleichgewichtspunkt bestimmt).

Sicherlich bieten Egg-Drop-Wettbewerbe viele Einblicke, wie man der Schwerkraft mit so wenig Energie wie möglich widerstehen kann.

Aber wenn Sie zu hoch schweben wollen, wird die Atmosphäre wenig helfen.

Einige Dinge zu beachten:

• Die Kernspaltung ist leistungsstark, aber auch sehr schwer, nicht gut für schwimmende Städte.
• Die Kernfusion hat eine noch höhere Leistung, aber das Gewicht ist gleich, also nicht gut.
• Erneuerbare Energien wie Sonne, Wind könnten gut für Sie sein, weil sie etwas leichter sind, aber auch nicht so viel Energie produzieren
• Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen ähneln Kernkraftwerken, sie produzieren weniger Energie, sind aber immer noch schwer – nicht gut.
• Wasserkraft oder Gezeiten sind so hoch in der Luft unmöglich / unpraktisch.

Von diesen Optionen denke ich, dass die beste wahrscheinlich eine Mischung ist - einige erneuerbare Energien für weniger Gewicht und vielleicht ein normales Kraftwerk im kleinen Maßstab für mehr Leistung.

Batterien können geladen werden, erzeugen aber keine Energie, sondern verteilen sie nur.

Es gibt eine Möglichkeit, dies durchzuziehen, ohne jede Sekunde eine 27-Megatonnen-Atombombe in die Luft zu sprengen!

Dass die Stadt im Orbit ist, ist offensichtlich der beste Weg, sie „schweben“ zu lassen. Aber im Orbit gibt es keine Luft! Also was können wir tun?

Nun, damit sich ein Objekt in der Umlaufbahn befindet, muss sein Massenschwerpunkt auf der Höhe liegen, auf der es ein Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und Zentrifugalkraft gibt.

Wir brauchen auch Luft auf der Stadt, also ist die beste Lösung, die ich mir vorstellen kann, ein Gegengewicht auf der Stadt darüber, an einem Punkt, der weit genug oben ist, um den Massenmittelpunkt des ganzen Dings an diesem perfekten Gleichgewichtspunkt zu haben.

Sie werden wahrscheinlich auch viele Kohlenstoff-Nanoröhren-Seile mit beträchtlichem Durchmesser benötigen, um diese an massiven Objekten zusammenzuhalten.

Ein Problem ist, dass die Stadt nicht in der Lage sein wird, anzuhalten, um zu tanken. Dies kann gelöst werden, indem Schiffe fliegen, um die Waren in der eigentlichen Stadt zu deponieren, was teuer wäre, aber es wäre immer noch billiger, als eine Art Motor rund um die Uhr zu haben.

Der Abstand müsste wohl wegen der Betankung (Massenänderungen) einstellbar sein. Dies kann überwunden werden, wenn sichergestellt wird, dass der entfernte Abfall eine ähnliche Masse wie die neu an Bord kommende Ware hat. Eine andere Lösung, um zu verhindern, dass die Abstände angepasst werden müssen, wären kleine Korrekturtriebwerke oder bewegliche Gewichte, die sich um die Seile bewegen. (Aufzüge)

Ein Vorteil ist, dass die Seile aus Kohlenstoff-Nanoröhren als Weltraumaufzüge dienen könnten, und dann könnte man eine Raumsuite auf dem Gegengewicht haben, wo die Leute abhängen und die Sterne sehen können.

Darüber hinaus können Sie riesige Solaranlagen auf dem Gegengewicht anbringen, um die darunter liegende Stadt mit Strom zu versorgen. Oder Sie können Atomgeneratoren dort oben in sicherer Entfernung von der Stadt aufstellen. Sonnenkollektoren hätten direktes Licht (keine Atmosphäre, um die man sich Sorgen machen müsste, daher ist das Licht intensiver).

Warum willst du eine einzige Art von Macht? Wir als Gesellschaft kombinieren aus gutem Grund mehrere Typen.

Annahme - 7 Millionen Menschen = 3 Millionen Haushalte. Die Leistungsaufnahme durch das Schweben ist eine erhebliche Leistungsaufnahme.

Nun, ein 4-GAh-Akku ist für diese Stadt erbärmlich. Der durchschnittliche britische Haushalt verbraucht 4 MWh/Jahr. Da ich faul bin, setze ich 1 GWh = 1 GAh gleich.

Das bedeutet, dass die Batterie 1000 Haushalte ein Jahr lang oder 3 Millionen Haushalte 2,67 Stunden lang mit Strom versorgen kann. Weniger, da wir das Schwebegerät mit Strom versorgen müssen und möglicherweise auch industrielle / kommerzielle Lasten mit Strom versorgen müssen.

Es ist unwahrscheinlich, dass eine einzelne Stromquelle unseren Bedarf decken kann.

Solar wird in der ersten Nacht zum Absturz der Stadt führen. Wind wird dazu führen, dass die Stadt zusammenbricht, wenn der Wind für mehrere Stunden nachlässt. Kohle/Gas wäre zu schwer und würde dazu führen, dass die Stadt zusammenbricht, wenn der Treibstoff ausgeht. Kernenergie wäre entweder zu schwer (braucht viel Wasser als Abschirmung) oder würde explodieren oder Strahlung austreten (kann mich nicht sofort erinnern, was wahrscheinlich das größte Problem ist).

Macht würde über eine Hierarchie kommen.

1) Sonne/Wind.

2) Hydro.

3) Abfall zu Energie.

4) Demand-Response.

5) Batteriespeicher.

6) Fossilien.

Der Strom müsste aus einer Vielzahl von Quellen stammen, und Bedarfssteuerung wäre unerlässlich. Solar und Wind wären die besten in Bezug auf die über ein Jahr erzeugte Gesamtleistung / das zu Beginn erforderliche Gewicht, und wenn Sie beide verwenden, reduzieren Sie, wie „intermittierend“ sie sind. Sie müssten dann einige Notfallpläne haben, wenn die Sonne und der Wind niedrig waren.

Sie könnten die erneuerbaren Energien durch die Nutzung von Wasserkraft etwas weiter ausdehnen. Die Grundvoraussetzung wäre, Wasser in der Stadt zu fangen (Abwasser und Regen), es in Rohre über die Seite zu leiten und am Boden dieser Rohre eine Turbine zu haben. Je höher die Stadt schwebt, desto mehr Turbinen kann man haben.' Dies kann auch verwendet werden, um die Risiken einer intermittierenden Stromversorgung zu mindern, da Sie das Wasser in der Stadt speichern könnten, bis es benötigt wird.

Waste to Energy löst zwei Probleme in einem. Tu es.

Demand-Response/Speicherung. Natürlich gibt es die Batterie als Speicher, wir haben auch einen großartigen Speichertyp, ähnlich wie Pumpspeichersysteme. Wir haben ein Pumpspeicherkraftwerk. Wenn der Wind weht und die Sonne scheint, lassen Sie die Stadt langsam zum höchsten Punkt aufsteigen, indem Sie mehr Energie für das Schwebegerät verwenden. Nachts, wenn der Wind nachlässt, nehmen Sie den Strom aus dem Schwebegerät und die Stadt sinkt allmählich. Sie können auch eine normalere Bedarfssteuerung verwenden und den Leuten einfach den Strom abschalten, wenn der Wind und die Sonne beide nachlassen - die Leute würden es vorziehen, wenn der Fernseher abgeschaltet würde, als ein schrecklicher Feuertod bei einem Stadtunfall.

Dann möchten Sie einige fossile Brennstoffe, wenn diese Optionen nicht ausreichen. Gas wäre wahrscheinlich das Beste, da es schnell ein- und ausgeschaltet werden kann, um auf plötzliche Wind- / Sonneneinbrüche zu reagieren. Ich habe wirklich nicht nach der erforderlichen Energieleistung pro Gewicht gesucht, aber das spielt keine Rolle, da dies voraussichtlich ein niedriger Prozentsatz des gesamten jährlichen Stromverbrauchs ist, dies ist nur "Die Stadt steht kurz vor dem Absturz, schalten Sie die Sicherung ein Energie". Kohle braucht Stunden/einen Tag, um aufzuspulen.

Bearbeiten: Ich sollte einen Kommentar zur Realitätsnähe und über 200 Jahren technologischen Fortschritts abgeben. Ich gehe davon aus, dass alle Technologien in etwa gleich schnell an Effizienz gewinnen und dass diese Rate ausreicht, um die Frage beantwortbar zu machen. Die Entwicklung von Batterien ist die einzige Ausnahme, von der ich annehme, dass sie sich bis zu dem Punkt entwickelt hat, an dem wir uns die 1 im OP erwähnte Batterie und keine anderen leisten können. Diese Annahmen können etwas Handwinken beinhalten, wie zum Beispiel die Annahme, dass schwimmende Städte durchgeführt werden können, ohne alles darunter zu vernichten.