能源模块2-细节设计
本着与自然友好的原则，本世界在具体能源选取上均采用可再生能源，主要风能、地热能和太阳能以为主，尽最大可能维持世界的能源可持续性。采用能源主要分为三类：风能、地热能和太阳能。
风能
风能数据
洱海选址的风能数据如下：
(50m数据)
采用风速换算公式：
针对风能数据换算304.8m高空得到：
风力发电——放风筝
1、采用美国 Makani Power 公司设计的型号为M600 的飞行器进行风力发电，发电机显示为右图1、2。
发电机说明书
发电机原理：
1. 原理
作用在移动飞行器上的气流比静止物体所受的风快许多倍。这种强大的风令飞行器上搭载的转子旋转，产生大量电力；
2. 载荷
风筝的机身必须承受7-15倍自身重量负载。
3. 传感器
由于不能保证卫星信号接入稳定，这里采用世界特制的通讯系统代替地球上采用的GPS系统，由卫星测算改为人工智能进行测算，控制飞行器航向。
4. 导航
运行定制飞行控制软件的机载计算机引导飞行器的自主飞行路径。
5. 电机控制
1200V DC 碳化硅电机控制器以最小的质量有效地处理高电压。
6. 堆叠式转子
8个堆叠的转子在侧风飞行中被风旋转。每个驱动一个永磁电机/发电机，在飞行器上发电。
飞行器工作细节
机翼上的螺旋桨就像直升机上的旋翼一样起飞并将风筝带离地面站。风筝垂直于风向起飞并爬升到 1,000 英尺(约合304.8m)的高度，此时风筝开始绕圈而不消耗任何能量。这种循环称为“侧风飞行”，如果您在大风天带着风筝去公园，就会体验到这种现象。流过机翼上转子的空气迫使它们旋转，从而驱动发电机产生能量，这些能量通过专门设计的系绳传送到地面。风筝的路径由飞行计算机管理，即使在狂风中也能引导风筝并将其安全送回地面站。如图3。
发电核算
对比Makani Power公司的飞行发电测试的风速对比,如图4：可以认为风速在测试条件上与满载近似相等。满足600kw发电的条件。以下为发电计算：
年发电时间为： t = 6500h
考虑扩建能源需求扩建到n = 8
同时系留绳所占体积及地面处理站体积增大
所用立方数：V = S×h1 + n×h2 + V0 ≈ 44400m³
总功率为：P = n×P1 = 4800kW
年发电量为：W = Pt = 31200000KW·h
考虑到无法避免的特殊情况，预估实际发电量W'=W*80%=24960000KW·h
发电基站
在发电机围绕飞行中心地面处设置地面站，配备蓄电池、制氢区、观测站，用于接收发电机装置产生的电能并将多余电能转化为氢气，发电站的生产电能直接并入电网，氢气用贮氢材料贮存后运输至贮氢站
观测站上搭载通讯系统，能够接收来自湖面四周的四个观测站的实时观测信息，整合发送到发电基站观测通讯点上；发电基站负责与发电机通讯控制飞行器通讯。基站、观测站同时装备鱼眼摄像机进行全天候云层气象观测。
雨天
如果遇到下雨天气，则改变发电方式，通过在固定支架上发电保障安全。同时，重要零件装备防水膜进行保护；
发展与维修
发电站及其相关定期派人维护。若遇到设备故障，可以利用世界准备的备用件进行维修更换。
地热
于红旗沟打下地热井，利用泵出蒸汽进行地热发电。
采用双循环地热发电系统，发电流程可以如图5。
在设计上搭配3组东芝的Geoportable™ 2MW机组，占地控制在750m2之内,配合热电机组进行发电。地热站发电设施如图6：
制氢
发电设施带动制氢站进行氢气制取、存储、得到贮存有氢的材料后通过载具运输前往城市，进行贮氢区材料填充，对城市进行供电。
制氢站采用高温固体氧化物电解制氢技术（SOEC），内部结构如图7。系统温度维持在700摄氏度以上的温度，热电联供，最大程度提高氢生产效率并会定期对地热站进行检修维护。
地热核算
由于实际高温电解制氢系统运行温度一般为700 ~ 900 摄氏度，则高温气冷堆耦合的高温电解制氢系统制氢效率为45%~ 55%，以45%计算，实际总相当发电功率为：6MW*45%=2.7MW,年发电时间：6000h，年发电量16200000KW·h.
太阳能
发电玻璃
本地区的太阳能分布情况如下：
建筑表面材料会覆盖一层用于发电的太阳能膜，玻璃用碲化镉发电玻璃进行替代，进行太阳能发电；在特定区域通过相关设备将电流并入城市电网。发电玻璃示意图如图8。
云预测和运动发电膜
同时，在所有建筑非必须受制于生活可以自由活动的部分，建筑表面的太阳能发电膜所在的区域（以发电玻璃为例），会装上步进电机，配合城市中的鱼眼全天空全景相机，根据数据中心的预测云层投射阴影情况，由3D-LSTM算法，自动调整玻璃朝向，使得城市获得较好的太阳直射光照，提高发电效率。
光数据核算
参考文献和网站：
风力发电：
https://x.company/projects/makani/#
https://storage.googleapis.com/x-prod.appspot.com/files/Makani_TheEnergyKiteReport_Part3.pdf
风能数据：
https://greenwich.envisioncn.com/
风能换算：
https://baike.baidu.com/item/%E9%A3%8E%E5%88%87%E5%8F%98%E6%8C%87%E6%95%B0/5192431
地热：
https://www.toshiba.com.cn/careerfield01/geothermal/geothermal_cause/
制氢：
张文强,于波.高温固体氧化物电解制氢技术发展现状与展望[J].电化学,2020,26(02):212-229.DOI:10.13208/j.electrochem.191144.
太阳能数据：
潘锦功,傅干华,李荔.碲化镉发电玻璃在低碳场景中的应用[J].浙江建筑,2022,39(S1):45-48.DOI:10.15874/j.cnki.cn33-1102/tu.2022.s1.001.
云预测：
孙允允. 基于全天空图像的短时云图预测和太阳法向辐照度趋势预测[D]. 浙江:浙江大学,2021.
