Wie nützlich wäre ein Wasserkraftwerk in der Welt nach der Apokalypse?

Am 28. September 2003 erlebte Italien einen landesweiten Stromausfall .

Nach drei Stunden war die Energie in den nördlichen Regionen wiederhergestellt. Die Stromversorgung wurde an den meisten Orten schrittweise wiederhergestellt, und in den meisten Städten wurde der Strom im Laufe des Morgens wieder eingeschaltet.

Die Energieversorgung wurde zuerst in der nördlichen Region wiederhergestellt, weil sich dort Wasserkraftwerke befinden, und sie könnten verwendet werden, um die anderen Kraftwerke mit Strom zu versorgen, die Strom zum Starten und Betreiben benötigen. Ref.1 Ref.2

Solange Sie das Netz, das Sie versorgen möchten, von dem Netz trennen, das Sie nicht versorgen möchten, können Sie das Wasserkraftwerk längere Zeit autark nutzen. (damit sind Ihre Punkte 2, 3 und 4 angesprochen). Sie müssen "nur" die Schaltpläne des Netzwerks kennen.

Außerdem ist einer der Vorteile von Wasserkraftwerken ihre Flexibilität

Wasserkraft ist eine flexible Stromquelle, da Stationen sehr schnell hoch- und heruntergefahren werden können, um sich an wechselnde Energieanforderungen anzupassen. Wasserturbinen haben eine Anlaufzeit in der Größenordnung von wenigen Minuten. Es dauert etwa 60 bis 90 Sekunden, um ein Gerät vom Kaltstart auf Volllast zu bringen; dies ist viel kürzer als bei Gasturbinen oder Dampfkraftwerken. Die Stromerzeugung kann auch schnell verringert werden, wenn eine überschüssige Stromerzeugung vorhanden ist.

Dies ist besonders wichtig, wenn Sie eine relativ kleine Stadt mit nicht zu viel Last versorgen, wo die Lastschwankungen relativ groß sein können.

Wasserkraftwerke sind definitiv nicht wartungsfrei, Stromnetze auch nicht. Sie haben drei lebensbedrohliche Probleme für Ihre kleine Gruppe von Experimentatoren.

1) Netzstrom ist wirklich gefährlich und komplex für Unerfahrene. Es ist möglicherweise tödlich für den neuen, unzureichend ausgerüsteten, ungeschulten Leitungsmonteur oder Elektriker, der versucht, das Stromnetz der Stadt zu enträtseln.

Erwarten Sie mehrere ziemlich böse Verluste, bevor Ihre neuen Siedler herausfinden, wie sie ihre Nachbarschaft vom größeren (unkontrollierten) Netz isolieren und mit Energie versorgen können. Erwarten Sie eine Menge zerstörter Hardware und vielleicht ein paar weitere Opfer, bevor sie lernen, Phase, Spannung und Stromstärke zuverlässig zu steuern.

2) Auf dem Damm selbst versuchen Ihre neuen Besatzungsmitglieder auch, große Mengen an Hochdruckwasser durch die Turbinen und die Überläufe zu bewältigen. Erwarten Sie auch hier ohne angemessene Ausrüstung oder Ausbildung einige Opfer am Arbeitsplatz, wenn sie auf die harte Tour lernen.

3) Schließlich erfordert der Damm selbst Wartung und Überwachung, damit die Struktur nicht katastrophal versagt. Man hofft, dass unter den neuen Siedlern ein erfahrener Hydrologe und ein guter Statiker sind, denn das Reparieren eines gebrochenen Damms ist definitiv eine weitere Fähigkeit, die man nicht am Arbeitsplatz lernen möchte ... und man hofft, dass die Nachbarschaft der Siedler es nicht ist. t stromabwärts der Verletzung.

Ja

Mit ein wenig Arbeit ist es durchaus möglich, Sie müssen nur unbenutzte Teile des Gitters abschneiden. Dies kann durch individuelles Umlegen von Schaltern auf Leitungen oder durch das Gehen zu Sendestationen und das Abschalten verschiedener Teile erfolgen. Sie verwenden entweder ein vorhandenes Microgrid oder erstellen eines, indem Sie ein größeres Grid auseinanderschneiden. Netze müssen abtrennbar gebaut werden, sonst würde jede ausgefallene Stromleitung eine ganze Stadt lahmlegen. An vielen Orten gibt es sogar bereits Microgrids für Militärstützpunkte, Universitätscampus und Krankenhäuser. Kleine Kraftwerke haben oft auch kleine Ortsnetze.

Die meisten Wasserkraftwerke können nicht nur ihren eigenen Strom liefern, die meisten sind dafür ausgelegt, es können separate Generatoren zum Starten verwendet werden, aber das Kraftwerk läuft mit seinem eigenen Strom, es macht nicht viel Sinn, Teile eines Kraftwerks so zu bauen für den normalen Betrieb alles andere als den Strom der Anlage benötigen, fügt es nur unnötige Komplexität und Fehlerquellen hinzu. An kleineren Wasserkraftwerken ist eigentlich nicht viel dran.

Das bedeutet nicht, dass es einfach ist, man braucht qualifizierte Techniker, um das Netz abzuschalten und am Laufen zu halten, aber ein bestehendes Microgrid wird es einfacher machen. Sie brauchen auch Wartung, welcher Damm bestimmt, wie hart diese ist. Einige Staudämme benötigen zumindest im Vergleich zu anderen nur wenig Wartung, dies wird durch Größe und Design bestimmt. Es gibt einen großen Unterschied zwischen dem Hoover-Staudamm und dem Rutherford-Creek-Staudamm. Es gibt tatsächlich viele kleine Wasserkraftwerke, die relativ wartungsarm sind. Der Vorteil eines kleinen Staudamms ist, dass Sie buchstäblich mit einer Person davonkommen können, die ihn betreibt.

Wie groß ist die Pflanze?

Hier in Österreich gibt es viele kleine Wasserkraftwerke. Oft sind es alte Säge- (oder Getreide-) Wassermühlen, die auf Stromerzeugung umgestellt wurden. Sie produzieren etwa 100 kW oder sogar weniger.

Leider kann ich keine guten Quellen finden, aber ich denke, sie sind ziemlich einfach und wartungsfrei, wie eine kleine Photovoltaikanlage auf dem Dach oder eine kleine Windkraftanlage. Nur ein Generator und ein Wechselrichter, keine komplizierten Hochspannungsleitungen, Steuerung etc.

Es gibt bereits einige hervorragende Antworten auf diese Frage, insbesondere L.Dutch erklärt, dass Wasserkraft geeignet ist, weil es oft von Netzbetreibern beauftragt wird, „ Schwarzstart“ -Fähigkeiten bereitzustellen, um ein ausgefallenes Netzwerk mit Strom zu versorgen, und User535733 erklärt, dass es möglicherweise ungeeignet ist Der Umgang mit dem Stromnetz ist gefährlich und die Wartung eines Wasserkraftwerks ist eine komplexe Arbeit.

Um auf den vorhandenen Antworten aufzubauen, würde ich vorschlagen, dass Sie für Ihre kleine Gruppe ein kleines lokales Wasserkraftsystem benötigen. Dieses wird bereits für die Versorgung einer Gemeinde ausgelegt sein, sodass die erforderliche Verkabelung bereits vorhanden sein wird, und es wird weniger komplex in der Wartung sein als ein großes nationales System. Siehe zum Beispiel die hier hervorgehobenen Projekte: https://www.hydro.org/policy/technology/small-hydro/ . Das Bowersock Mills-Projekt auf der verlinkten Seite behauptet, vor der Erweiterung in der Lage zu sein, 1.800 Haushalte mit Strom zu versorgen. Dies sind 1.800 Haushalte bei der derzeitigen Verbrauchsrate in den USA, und es wäre fair anzunehmen, dass die Menschen in einer postapokalyptischen Welt insgesamt weniger Strom verbrauchen würden. Das bedeutet, dass Ihre Gruppe allein mit einem System dieser Größe erheblich wachsen könnte.

Du bist zu spät

Die Fähigkeit von Wasserkraftwerken, unabhängig zu laufen, ist verloren gegangen.

In einer Apokalypse wird das Stromnetz ohne kompetente Leute, die es aufrechterhalten, zusammenbrechen. Dass es wieder online geht, hängt von Black Start ab, der Fähigkeit bestimmter Pflanzen, sich selbst zu booten, die volle Leistung zu erreichen und das Netz zu speisen, um andere Pflanzen zu versorgen, damit sie hochfahren können. Die meisten Pflanzen können dies nicht; Sie benötigen Strom aus dem Netz, um hochzufahren.

Ein thermisches (Kohle/Gas/Öl) -Kraftwerk benötigt bis zu 10 % seiner Erzeugungskapazität, nur um in Gang zu kommen – für die Brennstoffaufbereitung (Kohlepulverisierung), Speisewasserpumpen und Gebläse. (alle diese, plus RBMK- und CANDU-Reaktoren, sind Wasserrohrkesselkonstruktionen , die unbedingt kontinuierliches Speisewasser erfordern). Für thermische Anlagen kommt Schwarzstart also nicht in Frage, weil die Dieselgeneratoren geradezu riesig wären.

Nukes haben lokale Dieselgeneratoren für den innerbetrieblichen Bedarf (hauptsächlich Kernkühlung nach dem Abschalten), aber sie starten aus politischen Gründen nicht schwarz und sind daher physisch nicht für einen Schwarzstart ausgestattet. Es könnte möglich sein, einen auf Schwarzstart zu hacken, aber es würde Monate dauern.

Wind und Sonne können aus politischen Gründen nicht schwarzstarten. Sie verwenden Wechselrichter, deren Software speziell geschrieben wurde, um dem Netz zu folgen und sich abzuschalten, wenn dies nicht möglich ist (siehe UL 1741). Einige Windmühlen synchronisieren sich physisch mit dem Gitter und drehen sich mit einer konstanten Geschwindigkeit. Sie waren nie als Schwarzstart konzipiert und würden nicht vertrauenswürdig sein , da ein Wärmekraftwerk Schaden nehmen könnte (Wasserrohrkessel), wenn Wolken oder Windstille plötzlich seine Startleistung unterbrechen. Obwohl Software neu geschrieben werden kann, wenn Schlüsselpersonen überleben.

Jetzt sind wir also bei Hydro angekommen . Zufälligerweise wurde fast jedes Wasserkraftwerk mit einer kleinen "Esel"-Turbine gebaut, deren einziger Zweck darin besteht, die Station während Stationsausfällen mit Strom zu versorgen. Der elektrische Bedarf von Wasserkraftwerken ist gering – nur Steuerkreise, Beleuchtung und Erregung des Hauptgenerators – was bedeutet, dass die Eselsturbine das Kraftwerk schwarz starten kann . Nur ein Problem. Die hellen Glühbirnen in der Energiewirtschaft haben

• haben billige, aber seltsame Eselsturbinen durch gewöhnliche, aber teure Dieselgeneratoren ersetzt, um ihre Schwarzstartfähigkeit bereitzustellen, und
• erwarten, dass die Netzbetreiber sie für die Wartung der Blackstart-Infrastruktur bezahlen. Zu denen die Netzbetreiber bisher NEIN gesagt haben , weil sie die Blackstart-Kapazität an den günstigsten Anbieter vergeben.

Infolgedessen wurde fast allen Wasserkraftwerken die Schwarzstartfähigkeit entzogen . Um das allgemeine Netz wieder in Gang zu bringen, ist ein Rubik's Cube von Sequenzieranlagen erforderlich, und das erfordert ein hohes Maß an Handelskompetenz, damit dies funktioniert, in 4-5 "Wissenskrisenpunkten". Es könnte einen Thanos-Schnappschuss überleben, aber eine 90-prozentige Keulung? Sie werden zwangsläufig ein Schlüsselelement verlieren.

Verdammt, es würde ausreichen, eine wichtige Stromleitung oder Umspannstation zu verlieren, und das könnte auf feindliche Aktionen zurückzuführen sein.

Solar-/Batterietechnik zur Rettung

Supersturm Sandy . Einige der mächtigsten Menschen der Welt überstehen den Sturm zu Hause, selbstgefällig mit ihren neuen Solarmodulen. Der Strom fällt aus und Sie erinnern sich an UL 1741? Ihr Solarsystem schaltet sich pflichtbewusst ab, während sie im Dunkeln zittern und sagen: „WTH mein 40.000-Dollar-Solarsystem?“

Wie auch immer, dies hat die Leute aufgeweckt und es jetzt möglich gemacht, Technologien wie Tesla PowerWalls usw. zu vermarkten, die es Häusern ermöglichen, ihre Sonnenkollektoren (und Batterien) zu verwenden, um während Stromausfällen wach zu bleiben.

In Ihrem Apokalypse-Szenario werden sich Ihre Leute also nicht einmal die Mühe machen, das Gitter wieder zum Leuchten zu bringen . Sie werden entweder in diesen Häusern leben oder diese Systeme aus Häusern entfernen, die sich am falschen Ort befinden, oder solche Technologien kombinieren, um die Industrie nach Bedarf zu beliefern. Vielleicht könnten sie sogar etwas auf ein Wasserkraftwerk setzen und es schwarzstartbar machen, LOL ...

Hydro braucht noch Strom

Ein Problem mit allen Staudämmen ist, dass sie Bomben sind. Der Damm hält eine enorme Menge potentieller Energie zurück . Wenn es losgelassen wird , wird es den Damm sprengen und Gemeinden und Ernten flussabwärts auslöschen. Wenn es nicht verwaltet wird , kann es entfesselt werden.

Wenn Sie zum Beispiel die Oroville-Krise verfolgt hätten, wäre dieser Damm in einer Welt des Schadens gewesen, wenn Ihre Apokalypse am 1. Februar 2017 eingeschlagen wäre. Zumindest müssen Sie von Zeit zu Zeit riesige Überlauftore öffnen. Das sind normale Dammprobleme. Sie brauchen den Typen dort, der weiß, wann er was zu tun hat, und dafür muss Strom vorhanden sein. In Ihrem Szenario ist der Damm ein Verbraucher von Strom, kein Anbieter.

Sie könnten also tatsächlich ein Problem haben, wenn Staudämme zu versagen beginnen, und dies wird dem Problem des Abkochens von Kernkraftwerken ähneln, wenn sich nicht um ihre Kernkühlung gekümmert wird. Es wird eine ernsthafte Anforderung an die begrenzten Fähigkeiten Ihrer Überlebenden sein.

Ja.Komplexität ist skalierbar. Meine beiden Großväter waren Elektroingenieure und einer von ihnen war der ansässige Elektroexperte an einem Wasserkraftwerk in Arizona. Komplexitäten können verwaltet werden, um niedrigere Energieanforderungen zu erfüllen. Eine einzelne Person kann einen ziemlich großen Staudamm betreiben, also gibt es keinen guten Grund, warum er nicht einen viel kleineren Staudamm oder einen Teil seiner Funktionen betreiben könnte. Wie bei Autos ist ältere Hardware in einigen Fällen einfacher als Ausweichlösung zu verwenden, da die Komplexität des größeren Grids oder einer stärker computergesteuerten Einrichtung eher auftaucht als eingebrannt wird. In jedem Fall ist eine Turbine eine Turbine, und es wäre nicht unmöglich, Strom direkt von ihnen zu beziehen und unnötig komplexe Steuerungs- oder Routing-Mechanismen zu umgehen. Um Überlastungsprobleme im Zusammenhang mit der Nutzung eines großen Netzes zur Energieversorgung einer relativ kleinen Gemeinde zu vermeiden, Es kann eine einzelne Turbine verwendet und die anderen im Leerlauf gelassen werden. Wie alle Generatoren reagieren Turbinen auf die Last in der Menge an Strom, die sie produzieren. Reduzieren Sie die Belastung, und die Klingen drehen sich freier und lassen Wasser einfach durch. Erhöhen Sie die Belastung, und mehr kinetische Energie aus dem Wasser wird absorbiert. Überschwemmungs- und Überlaufrinnen wirken auch als Überlastumgehung, indem sie die in den Turbinenweg eingelassene Wassermenge im Vergleich zur umgeleiteten Wassermenge regulieren, sodass selbst mit einem sehr groben mechanischen Steuersystem die Stromversorgung nahezu konstant oder innerhalb eines Schwellenwerts gehalten werden könnte. Das Argument der geringen Wartung, das an anderer Stelle in diesem Thread verwendet wird, trifft zu, aber größere Reparaturen würden eine erfahrene Besatzung und schwere Ausrüstung erfordern und sehr riskant sein, wenn der Dammbereich im Falle von strukturellen Integritätsproblemen nicht entwässert wird.

Es ist möglich, einen AC-Generator online zu bekommen. Es kann der Struktur eines Generators aus den 1960er Jahren folgen, den ich in meinem Haus habe, und den Problemen, ihn wieder in Betrieb zu nehmen.

Mein Generator ist ein zweistufiger Generator.

Die Hochleistungsseite ist eine Wechselstromlichtmaschine. Der Rotor wird mit einem Gleichstromfeld angetrieben und innerhalb des feststehenden Stators gedreht, der mit der Wechselstromlast verbunden ist. Die Frequenz des Wechselstroms wird durch die Rotationsgeschwindigkeit der Welle gesteuert. Die Spannung wird durch die Gleichfeldstärke und die Drehgeschwindigkeit bestimmt. Bei einem Staudamm mit Wasserkraft könnten diese beiden Steuerungsfunktionen von einer Person implementiert werden, die auf den Steuerungen sitzt. Mit etwas Geschick ließen sich die bestehenden Kontrollen wieder anwenden.

Beachten Sie, dass dieser Wechselstromgenerator Gleichstrom benötigt, der über Schleifringe geliefert wird, um Wechselstrom zu erzeugen. "Blackstart" ist ein Bootstrap-Problem.

Dieses Stromerzeugungssystem hat eine Stufe niedrigerer Leistung, die ein Gleichstromgenerator auf derselben Welle wie der Wechselstromgenerator ist. Es verwendet einen Kommutator durch Bürsten auf dem Rotor, um Gleichstrom bereitzustellen. Sein Erregerstatorfeld ist eine Spule, die von einem Gleichstromstrom gespeist wird. Das Erhöhen des Erregerstroms erhöht die DC-Ausgangsspannung, was die Hochleistungsfeldstärke erhöht, was die AC-Ausgangsspannung erhöht. Die Erregerwicklung des DC-Generators wird von einem eigenen DC-Ausgang über eine Steuerung (im einfachsten Fall ein einstellbarer Vorwiderstand) angesteuert.

Es gibt keine externe Quelle für den zum Betrieb des Erregers erforderlichen Anfangsstrom. Wie wird ein "Schwarzstart"-Bootstrap durchgeführt?

Es stellt sich heraus, dass das System zunächst durch Restmagnetismus in den Erregereisenpolen angetrieben wird. Sie werden durch Gleichstrom gespeist und sind von einer Art Eisen, das ein kleines Feld behält. Wenn der Generator einmal läuft, wird der Erregerfeldkern tatsächlich zu einem Permanentmagneten mit geringer Stärke. Das Drehen des Rotors erzeugt etwas Leistung, die das Erregerfeld erhöht, was die Leistung des Gleichstromgenerators erhöht, was das Erregerfeld erhöht ... und Bootstrap passiert.

Was ist, wenn das Restfeld vollständig weg ist? Es gibt mehrere Ansätze. Erstens kann das umgebende Erdmagnetfeld zum Bootstrap ausreichen. Zweitens induziert ein an den Feldkern gelieferter elektrischer Stromimpuls ein Restfeld. Drittens könnte ein Permanentmagnet verwendet werden, um ein anfängliches Magnetfeld an den Erregerkern anzulegen.

Wenn ich mit einem kleinen Wasserkraftwerk konfrontiert wäre, würde ich erwarten, so etwas zu finden. Nach zwei Jahren wäre noch genügend Restmagnetismus vorhanden, um den Prozess zu starten. Da ich mit einem einzelnen Generator beginnen würde, gäbe es keine Probleme bei der Synchronisierung mit den anderen Generatoren.

Diese Frage erfordert „harte Wissenschaft“. Ich habe keine Zahlen oder Formeln eingefügt, aber ich habe darauf hingewiesen, wie kleine bis mittlere Wechselstromgeneratoren funktionieren. Die beteiligten Spannungen und Ströme skalieren mit der Installation. Ich wäre zuversichtlich, dass ich angesichts eines kleinen Wasserkraftwerks, das erst seit zwei Jahren außer Betrieb ist, die Elektronik und den Steuerungssystemteil übernehmen könnte, um es wieder ans Netz zu bringen.

Angesichts der Zeit und einiger Arbeitskräfte und idealerweise jemand anderen, mit dem man Ideen austauschen kann – und noch besser ein kleines Team von etwas ähnlichen Leuten – würde ich erwarten, dass ich in der Lage bin, die elektrischen Aspekte des Schwarzstarts von Wasser-, Wind- oder Photovoltaiksystemen zu bewältigen – sogar wenn es Software gegeben hätte/ gegeben hätte, die mir einen Strich durch die Rechnung machen sollte.

Mechanische und betriebliche Aspekte, die fortgeschrittenes Wissen erfordern, können mich in einigen Situationen vereiteln - zB das Stoppen einer Wasserkraftanlage, die zerstörerisch überläuft - oder in einigen Fällen eine Windkraftanlage.

Atomkraft würde ich vermeiden, da ich gerade genug weiß, um zu wissen, dass ich nicht annähernd genug weiß, um es sicher zu tun.

Gasturbinen sind ein vielleicht vielleicht.

Referenzen: Einige mehr später vielleicht aber

• " :-) - Ich bin eine Bezugsquelle - :-) "

Irgendwie sowieso. ME Elektro,
50+ Jahre "spielen" in vielen Bereichen.
Her damit :-).

Das heißt, ich sage das, basierend auf dem, was ich zu wissen glaube, glaube ich, dass es zahlreiche Leute "in der Nähe" gibt, die viele Kraftwerke wieder in Betrieb nehmen könnten. Sogar Kraftwerke wie die erwähnten, in denen Dieselmotoren verwendet wurden, um Erregerstrom für große Wechselstromgeneratoren bereitzustellen. Mit genügend Zeit und Willen wird es normalerweise einen Weg geben, und solange die Zonbies wirklich nicht zurückkommen.

Fragen willkommen.