piątek, 6 maja 2016

Bateryjki

Kontynuacja rozpoczętego ostatnio opisu technologicznego świata Blue Planet. Dziś temat zasilania.


Baterie

Zasilają wszystkie przenośne urządzenia i wyposażenie. Zbudowane są z pracujących w temperaturze pokojowej ceramicznych super-przewodników. Normą są wysokie pojemności i teoretycznie nieskończona ilość cykli ładowania. Potrafią dostarczyć 0,9kWh z litra pojemności (10x10x10cm) ważącego 1,5 kg. Urządzenia są projektowane by na standardowym zasilaniu móc działać w trybie ciągłym przynajmniej 50 godzin bądź kilka miesięcy w trybie przerywanym.

Większość urządzeń elektronicznych ma wbudowaną cewkę indukcyjną służącą do ładowania. Budynki i pojazdy posiadają przeważnie jedno lub więcej indukcyjnych ładowarek, które potrafią w pełni naładować nawet największe baterie maksymalnie w ciągu godziny. O skończeniu powiadamia odpowiedni sygnał dźwiękowy lub wizualny.

Baterie są produkowane w kilku standardowych rozmiarach:
  • Nano – 10 mikrolitrów, <1grama, przeważnie zintegrowane z chipem, urządzenia wymagające tak małej mocy mogą ładować się bezpośrednio z fal radiowych lub energii sąsiednich urządzeń.
  • Mikro – 1 mililitr, <1grama. Używane w małej elektronice jak kalkulatory, malutkie odbiorniki radiowe.
  • Mini – 10 mililitrów, 15 gram, 9Wh. Używane w celownikach, pistoletach, przenośnych czujnikach, małych odbiornikach, komputerach osobistych.
  • Standardowe (Standard) – 70 mililitrów, 100 gram, 60Wh (rozmiar baterii typu D). Używane są w karabinach, ciężkiej broni, ogłuszającej broni, latarkach, przenośnych komputerach, nadajnikach radiowych.
  • Ciężkie (Heavy) – 1 litr, 1,5 kg, 0,9kWh. Używane są w broni ciężkiej, skafandrach, nadajnikach dużej mocy, zapasowym zasilaniu pojazdów.
  • Przemysłowe (Industrial) – bloki baterii w określonej konfiguracji dopasowane do użycia w danym urządzeniu lub pojeździe. Dostarczają wielokrotność energii jak ciężkie baterie. 

Reaktory fuzyjne

Konstrukcje w większej skali jak stacje orbitalne, statki kosmiczne czy większe budowle polegają na fuzji produkującej tanią i teoretycznie nieograniczoną ilość elektryczności dystrybuowanej przez sieci oparte na super-przewodnikach.

Używane są powszechnie dwa typy:
  • McCluskey - reakcja deuter-deuter, wysoko energetyczne neutrony podgrzewające płyn napędzający turbinę, tanie paliwo
  • Yoshikawa - reakcja deuter-hel-3, wysoko energetyczne protony konwertowane elektromagnetycznie na elektryczność, mniejsza, dwukrotnie lżejsza konstrukcja, drogie, bardzo trudno dostępne paliwo Hel-3 pozyskiwane na księżycach i asteroidach 

Ogniwa paliwowe

Pomimo rosnącej ilości reaktorów fuzyjnych Poseidon jest zasilany głównie przez ogniwa paliwowe. Ogniwa generują elektryczność w reakcji łączącej zmagazynowany wodór i tlen atmosferyczny (lub też zmagazynowany np. w pojazdach podwodnych). Produktem ubocznym jest gorąca woda lub para, które mogą być wykorzystane.

Urządzenia zawierają wbudowaną instalację do rozszczepiania węglowodorów i odzyskiwaniu z nich wodoru. W niektórych miejscach wodór jest produkowany w procesie elektrolizy wody zasilanej generatorami fuzyjnymi i składowany jako wodorki metaliczne. Użytkowany są też podwodne złoża metanu lub inne rafinowane węglowodory. Gdy jako paliwo używane są węglowodory to produktem ubocznym jest także węglowy odpad, który musi być usuwany.

Wiele samowystarczalnych domów posiada 20kW ogniwo na wypadek uszkodzenia paneli słonecznych bądź elektrowni wiatrowych. Nadprodukcja energii odnawialnej nie dającej się już zmagazynować w domowych bateriach używana jest do produkcji wodoru i tlenu na zapas. Uboczny produkt w postaci gorącej wody używany jest wraz z wodą z solarów do ogrzewania i mycia. Gorąca para używana jest czyszczenia ścian budynków i kadłubów łodzi z grzybów.

Ogniwa paliwowe produkują 1kW energii z 1 litra objętości ważącego 1 kg. Minimalna wielkość to 20. Zużywają 1 kg paliwa na 10 godzin działania. Zatankowane do pełna zbiorniki mieszczące 1kg wodoru ważą 2kg. Wodorki mają minimalną masę zależną od metalu użytego w reakcji. Część masy metanu i innych węglowodorów jest bezużyteczna ze względu na zawarty w nich węgiel. Wodorki są preferowane i bezpieczniejsze ale zbiorniki na węglowodory są łatwiejsze do napełnienia i nie potrzebują dodatkowych procesów przetwórczych jak wodorki. Praca bez dostępu tlenu atmosferycznego powoduje trzykrotny wzrost zużycia paliwa.

Pułapki wodorowe

Są wszechobecne na planecie, nawet na rubieżach w prymitywnych koloniach. Przez proces elektrolizy produkuje wodór z wody morskiej. Ulokowane przy brzegu, blisko wody, wyposażone w instalacje magazynujące, transportujące czy też bezpośrednio tankujące.

Generatory kinetyczne

Zintegrowane w urządzeniach potrafią gromadzić energię z powtarzalnego ruchu ludzkiego ciała. Można je spotkać w skrzelach, kombinezonach, zbrojach, ubraniach, butach.

Panele słoneczne

Używane w urządzeniach nie mających dużego zapotrzebowania na energię bądź w odległych miejscach. Są wytrzymałe, elastyczna, odporne na lekkie uszkodzenia. Zbudowane z cienkiej błony półprzewodnika pokrywającej pół sztywne arkusze bioplastiku. Można je zrolować, przyklejać, przybijać do różnych powierzchni. 1m2 arkusza o wadze pół kilograma może wyprodukować 3kWh dziennie. Wiele przedmiotów posiada wbudowane panele jak komputery osobiste czy urządzenia komunikacyjne.

Wiatrołapy (Windcutter)

Silne wiatry są stałym elementem planety Poseidon i są wykorzystywane do produkcji elektryczności. Standardowy wiatrak ma 1 metrowe łopaty dostarczające 300W energii. Jest cichy, samoregulujący, niezawodny, wytrzymały, wymaga sporadycznej konserwacji. Występuje na teleskopowych masztach. Średnio produkuje 2kWh dziennie. Małe farmy wiatrowe są częstym widokiem w oddalonych rejonach i mogą służyć jako główne źródło energii całej wioski.

 grafiki z tamtąd

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...