Переходим к теплице, все ссылки как обычно в конце. Теплица будет разделена на 3 части: наземную, подземную и периферию. Можно, конечно, просто сделать два этажа, но я захотел рыть, так как нам всё равно нужно будет выравнивать территорию. Всю наземную часть теплицы будет занимать открытый бассейн, куда насосы будут постоянно качать морскую воду.
Я попросил гугл рассчитать градиент температуры, он мне выдал следующие результаты: если воздух в пустыне сухой и, допустим, +35, то при входе в теплицу он из-за адиабатического охлаждения (в результате испарения воды над бассейном) тут же охлаждается до +20 и насыщается влагой 100%. Ближе к середине пути он разогревается до +45, и у самых турбин до +70.
Остекление теплицы будет сделано в виде концентрических окружностей. Расстояние между стойками я взял 3 м. Там, где температура ещё не превышает +40 (это примерно первые 200 метров от края коллектора), потолок теплицы будет состоять из широких тонких трубок с водорослями (так называемых фотобиореакторов), которые будут проложены между стойками по кругу вокруг башни.
В разных трубках можно разместить разные виды водорослей в зависимости от температуры: чем ближе к центру станции, тем жарче. Гугл посчитал, что мы будем производить около 20 тонн биомассы в сутки (это примерно $300'000).
Для эффективного теплообмена между водорослями и воздухом под ними мы кладём трубки на мощные радиаторы, рёбра которых будут уходить вниз, к бассейну и направлены вдоль потока, тем самым дополнительно его выравнивая. Основания этих радиаторов будут лежать на горизонтальных балках, которые будут проложены между стойками. Балки, расположенные радиально относительно коллектора, будут дополнительно крепиться к стойкам с помощью треугольных подкосов.
Для герметизации между балкой и основанием мы прокладываем уплотнение. Сверху над фотобиореактором будет находиться быстросъёмное стекло. Это стекло будет лежать не на самой трубке, а на уплотнениях, проложенных на верхней части основания радиатора по бокам от трубки. Эти уплотнения будут выше трубки примерно на 1 см. В результате у нас между трубкой и стеклом образуется воздушная п��ослойка, которая не даст теплу уходить на улицу.
Для обслуживания оборудования в кольцевом здании над теплицей на уровне её потолка будет проложена эстакада с узкоколейкой (она очень хорошо видна на моём самом первом рисунке в первой части). По ней будут доставляться запчасти и ремонтный персонал.
Также по этой эстакаде между рельс будут проложены силовые кабели от трансформаторов (о которых мы говорили в предыдущей части), а также кабели датчиков. Для того, чтобы паровозик не сдавал задом, эстакада будет делать круг вокруг кольцевого здания, плюс это поможет также организовать в кольцевом здании удобный вокзал.
Верхняя часть стоек будет представлять собой рельсы, по которым по кругу вокруг башни будут ездить роботы. Эти роботы делятся на два вида - пылесосы и ремонтники. Пылесосы чистят стёкла от песка, а ремонтники автоматически меняют их, если стекло сильно износилось.
Доставляться роботы вместе с партией новых стёкол будут по той же узкоколейке: паровозик привозит их, выпускает с одной стороны, делает круг вокруг кольцевого здания, затем ждёт, пока роботы пройдутся каждый по своему кругу и пропылесосят свой сектор (или поменяют на нём стёкла) и с грузом песка (или старых износившихся стёкол) принимает их с другой стороны. На внешних радиусах, где длина кольца слишком большая, возможно, потребуется несколько заходов.
Процесс замены стёкол будет выглядеть следующим образом: сначала идёт первый робот-пылесос и очищает стекло, затем первый робот-ремонтник, который поднимает это стекло и складывает в паллет. После него идёт второй робот-пылесос и чистит фотобиореактор, и в самом конце едет второй робот-ремонтник с пачкой новых стёкол и кладёт одно из них в освободившуюся нишу. Таким образом заменяется всё кольцо.
Питание для роботов можно пустить по контактному рельсу, который включается только во время работы. Кабели для этих рельсов можно пустить по той же эстакаде. Раз в несколько лет во время ежегодной остановки станции роботы-ремонтники будут менять не только стёкла, но и фотобиореакторы. Для автоматической герметизации все трубки и уплотнения в продольном сечении будут иметь форму трапеций.
Перед тем, как положить верхнюю трубку на нижнюю, робот будет смазывать кромки этих трубок герметиком. При демонтаже робот будет просто вырывать трубку вместе с герметиком, всё равно её на переработку. Радиатор, трубка и все уплотнения намертво соединены между собой и представляют собой единый модуль, робот меняет весь этот модуль целиком.
Для того, чтобы колёса роботов не повредили стёкла и фотобиореакторы, под колёсами делаются специальные защитные насадки. Эти насадки, а также все уплотнения делаются из материалов, которые очень плохо проводят тепло, чтобы минимизировать утечки.
Самое внешнее кольцо (в зоне периферии) длиной 3,7 км (длина окружности при диаметре 1,2 км) будет представлять собой огромный воздухозаборник, через который будет заходить воздух как для наземной, так и для поздемной части теплицы. Вместо стёкол и фотобиореакторов на этом кольце будут воздушные фильтры. По этому кольцу так же, как и по другим, будут ездить роботы пылесосы и рем��нтники, только чистить и заменять они будут не стёкла, а фильтры.
С фильтров будет падать мусор, поэтому прямо под ними на земле мы делаем небольшое углубление, по которому по кругу будет ездить автоматический паровозик с пылесосом. Вместо рельс у него будут желоба в бетоне, потому что из них гораздо проще достать грязь. Углубление будет находиться в безветренной зоне (единственной на весь коллектор), поэтому мусор оттуда никуда не денется.
В той зоне, где температура слишком высокая для выращивания водорослей (200-600 м от края коллектора) вместо фотобиореакторов будут находиться солнечные панели. В остальном устройство этой зоны полностью аналогично. В результате получается, что тепло из теплицы никогда напрямую не выйдет на улицу, вся теплица превращается в огромный термос. Всё тепло, которое теплица получит от солнца, будет улетать в трубу, создавая тягу.
Гугл посчитал, что суммарная мощность всех панелей составит около 100 МВт. Вместе с турбинами они будут вырабатывать около 1000 МВт⋅ч в сутки (примерно $100'000). С учётом того, что турбины работают круглосуточно, а панели только днём, доля турбин в этой сумме будет около 20%.
Если фотобиореактор находится в достаточно прохладной зоне, то его верхнюю часть можно покрыть полупрозрачной солнечной панелью, пропускающей спектр для роста водорослей. Можно вообще все фотобиореакторы покрыть такими панелями, однако в этом случае нам придётся выращивать водоросли только на самых внешних кольцах.
Давайте более подробно рассмотрим процессы, которые будут происходить в теплице. Днём солнце будет нагревать панели и фотобиореакторы. Они, в свою очередь, с помощью радиаторов будут отдавать это тепло воздуху под ними. Воздух, в свою очередь, будет отдавать это тепло воде в бассейне под ним. Ночью ситуация меняется на противоположную: солнце перестаёт нагревать панели. Вода в бассейне, нагретая за день, будет передавать своё тепло воздуху над ней, поддерживая тягу трубы.
Глубину бассейна я взял 1,5 метра. Такая глубина превратит всю теплицу в огромный тепловой аккумулятор, позволяя станции работать всю ночь почти не снижая выработку энергии. Гугл сказал, что в моём случае скорее всего выработка энергии ночью будет даже больше, чем днём из-за увеличения разницы температур между водой в бассейне и холодным ночным пустынным воздухом.
С учётом высоты коллектора получаем, что длина одной стойки будет равна 4,5+1,5 = 6 метров. Все стойки под крышей теплицы будут иметь аэродинамическую форму для снижения сопротивления потоку и сделаны из влагостойкого и солестойкого материала. Высказывайте своё мнение, предлагайте идеи. В следующий раз продолжим разбирать теплицу, все ссылки тут:
первая статья - https://habr.com/ru/articles/1006508/
вторая статья - https://habr.com/ru/articles/1007804/
третья статья - https://habr.com/ru/articles/1008308/
группа по проекту - https://t.me/flyingtower
моя страница в ВК - https://vk.ru/inflyzer
моя страница в ТГ - https://t.me/inflyzer1
