Sea++能源设计
一. 世界能源需求总量
世界总人口为419人,由各分区提供的数据,本世界的平均能耗功率P=829kw,人均能耗为17327.28kWh/year,日均能耗上限为19890kWh
二.世界能源构成
1. 海洋能
SEA++海洋文明在海洋母亲的慷慨给予下得以运行和发展。世界的主要能源为海洋能。
为了实现在生产能源的同时不对海洋生态环境造成负面影响,世界使用Carnegie公司CETO6完全浸入式点收集海流能装置,该装置发电效率高,并且由于波浪稳定,可以预先预测,更容易调节供需平衡。
CETO6装置设置在水下,除锚固点外无需其他大型结构支撑。在深水区作业时不会产生对海水的明显扰动,且装置在设计上能够吸引海洋生物,可用作人工鱼礁,是真正意义上的人、能源、环境和谐共处的产能方式,贴合SEA++世界的设计理念。
单机功率约为1.5MW,由于该数据在澳大利亚近海测得,此处水流没有那么强劲,按400kW计算。日发电量约为19200kWh。并且可将海水转化为淡水。
体积计算:使用两台装置
按一个人身高为1.7m,由右侧概念图可推算
总体积=3.14*(4*1.7)²*5+3.14*(0.5)²*25*2=1491m³
https://en.wikipedia.org/wiki/CETO#CETO_6
https://www.carnegiece.com/portfolio/ceto-6-albany-wa/
2. 太阳能
该地cSi光伏发电量为3.967kWh/kWp每天,水平面总辐射量为4.861kWh/m²每天,最优倾角辐射量为4.994kWh/m²每天。铺设面积约为345.6㎡(作为Source设备的太阳能技术)
(使用乔治华盛顿大学在2017年7月10日在《Advanced Energy Materials》上发表的光电转化效率高达44.5%的GaSb基太阳能电池)
经计算,日发电量约为345.6*0.445*0.167=747kWh
3. 风能
Bornay Wind25.2+
单个装置额定发电功率为3kw,此处按1.5kw计算
体积计算:20台
单个装置体积为0.9m³,总体积18m³
总功率30kw 日发电量约为720kWh
总体积为18m³
4. 燃料:燃料乙醇
SEA++世界位于热带,适合种植甘蔗、木薯,且燃料乙醇生产工艺成熟。所以本世界暂不考虑使用煤、石油等作为燃料
5. (特殊设计)动能捕捉路面
各个文体娱乐场所内的地面将铺设KINETIC PAVING收集动能(每步约产生4焦耳),路面产生的电能将直接存入储能电池中。
三.能源分配:
生活部分:7574kWh/day
农业部分:2205kWh/day
工业部分:8000kWh/day
交通物流部分:1903kWh/day
计划分配总量:19682kWh/day
四.产能、储能设计
1.通过智能化的电网系统实时监测世界能源使用情况,并预测未来一段时间内的能耗情况,调节发电量(通过关闭部分能源设备实现),避免能源浪费。
2.配备储能电池组(50组)
https://ambri.com/technology/#not-lithium-ion
世界采用Ambri公司研发的液态金属电池组实现面向电网的储能
单组容量:400-1000kWh
总容量:20000-50000kWh
用于日常电网调峰和能源设备故障时的紧急供电。体积约为1350m³
五、淡水获取
根据2015年海南省水资源公报,人均生活用水198L/day,即72.27m³/year
1.雨水收集:雨水通过绿地和管道进入世界底部的蓄水池,总蓄水量为70m³
2.装置收集(海水淡化):
该装置可进行海水淡化(不需要电能),由于西侧为世界背风区,架设在西侧环形公园外围能够更好地进行太阳能蒸馏,长度为20米。并且艺术化的设计和可变色材料使得该装置在实现提供淡水资源的功能的同时增强西侧天使鱼街区的视觉效果。
(https://landartgenerator.org/LAGI-2016/31df3101/)
每日生产7w升淡水
体积:(2.5*2.5*3.14+2.5*1.25*4)*20=643m³
3.装置收集(饮用水)
该装置收集空气中的水分,在为家庭供给饮用水的同时起到了一部分除湿的功能。每栋大楼楼顶安装30个设备,共需要120个设备。
体积:1.2*2.4*1*30*4=346m³
https://www.source.co/residential/
4.急需用水时从岛上运输