Időkripta pályázatunkra érkezett ötletek újabb sorával kopogtatunk. Részletek itt, az energia-ellátásra koncentráló megoldások pedig alant. Emlékeztetőül: Az ötleteteket a furdancsblog@gmail.com címre várjuk június 10. éjfélig, minimum 500 karakterben.
Straub János
Csináljunk egy csepegtetőt, ahol egy kicseppenő vízcsepp mérete 0,05ml (cm3), és másodpercenként egyet cseppen. A 100 év egyenlő 3.155.673.600 másodperccel (a szökőévekkel számolva 2014. májustól). Vagyis 100 év alatt: 3 155 673 600 * 0,05 = 157 783 680 cm3 = 157783,68 liter = 157,78368 m3 víz csepegne le.
Ez kb. egy 5,4m élű kocka térfogatának felel meg, vagyis nem egy kivitelezhetetlen méret. A felszín alatt kb. 20 méterrel a talaj hőmérséklete az egész évben állandó, olyan 14 °C körüli.
Az időkripta: ássunk le 20 méterre. Ide építsünk két tartályt egymás alá, amelyben a fenti vízmennyiség külön-külön elfér. A tartályok anyaga legyen vízlepergető. A felső tartály legalacsonyabb pontján legyen a csepegtető, a tartály alakja pedig olyan legyen, hogy a teljes vízmennyiség a csepegtetőn le tudjon csepegni. Az alsó tartály felső része szűküljön be két vékony csővé. Az egyik cső pont a csepegtető alatt legyen. A két tartály legfelső része legyen még összekötve, hogy ne alakulhasson ki nyomáskülönbség a tartályokban lévő gázban. De a tartályok legyenek hermetikusan elzárva a külvilágtól, hogy a víz ne tudjon elpárologni.
Készítsünk sav- és korrózióálló acélból két lapkát. Ezt helyezzük a másik csőbe úgy, hogy amikor a teljes vízmennyiség lecsepeg, az egyik lapka félig a vízben legyen, a másikat pedig éppen érje el a víz. Ez lesz a kapcsolónk, ezért kössük őket egy vezetékre, amit kivezetünk a tartályokból, át abba a szobába, ahol a lejátszó van. A vizet tegyük vezetővé, pl. egy kis sav hozzáadásával. Ezzel a folyadékkal töltsük fel a felső tartályt, a bent lévő levegőt cseréljük le valami inert gázra, és zárjuk le a tartályokat. Várjunk 100 évet, és figyeljük meg, hogy a kapcsoló pont a megfelelő időben bekapcsol.
A csepp mérete és csepegési sebessége a csepegtető belső átmérőjétől, a folyadék viszkozitásától, hőmérsékletétől és felületi feszültségétől, valamint a gravitációtól függ. Ezek változatlanok a 100 év alatt. Mivel hermetikusan lezárt a két tartály, így a gáz mennyisége állandó, nyomása és páratartalma is állandó mivel a hőmérséklet is változatlan. Emiatt gyorsan beáll a relatív páratartalmi egyensúly, és nem csapódik ki víz a tartályok falán és a kapcsoló fém lapkáin (habár valószínűleg ez nem okozna téves, időelőtti kapcsolást, mivel a kicsapódó víz vegytiszta, így elektromosan nem vezet).
Igaz, a kapcsolóra kívülről feszültséget kell kötni, de magát a lejátszót is meg kell táplálni valahogyan, így abból lehet levenni a szükséges áramot. Ezt meg lehetne oldani egy sönt ellenállással, amikor a folyadék eléri a lapkákat, és megindul az áram, akkor a söntön lesz feszültségesés, ezt egy műveleti erősítővel fel lehetne erősíteni, érzékelni, és elindítani a lejátszást.
Ócsai Gábor
A pályázati felhívás szerinti időkripta megalkotásánál az első kérdés az energiaellátás, méghozzá két szempontból is, mivel két különböző rendszerről beszélünk. Az egyik rendszer maga a lejátszó berendezés és a kiszolgáló egységei, a másik pedig az ezt aktiváló rendszer.
A lejátszó rendszer legfontosabb tulajdonsága, hogy a tervezett élettartam nagy része alatt nem kell működnie, így a folyamatos energiaellátása nem feltétlenül szükségszerű. Ennek megfelelően ellátása megvalósulhat egy hosszú készenléti, ám rövid üzemi időtartamú energia tároló rendszerrel, vagy folyamatos tápellátást biztosító energiaellátó rendszerrel. Az utóbbi lehet egy energia termelő rendszer, vagy egy olyan hosszú üzemi idejű, folyamatos ellátást biztosító energia tároló rendszer, amely a teljes működési idő alatt biztosítja a bekapcsolt állapotnak megfelelő tápellátást.
Az aktiváló rendszer ellenben más, ennek folyamatos energia ellátásra van mindenképpen szüksége, hiszen ez „ébreszti” a lejátszó rendszert. Tekintettel ezen tulajdonságára, kétfajta ellátási mód jöhet szóba, egy energia termelő rendszer, vagy egy hosszú üzemi idejű, folyamatos ellátást biztosító energia tároló rendszer.
Mint az látható a két, egymással kapcsolatban lévő rendszer ellátási lehetőségei részben átfedik egymást, az csak a rövid üzemi időtartamú energia tároló rendszerben tér el egymástól. Mivel a másik két ellátási lehetőség mindkét rendszer esetében megegyezik, ezért érdemes először azokat megvizsgálni.
Folyamatos, de határozott időtartamú energiaellátás szükségessége esetén az egyik lehetőség egy hatékony energia tároló rendszer, amelybe – a szükséges biztonsági ráhagyással együtt – annak bekapcsolása előtt annyi energia kerül felhalmozásra, amely a teljes üzemi élettartamra elegendő. Megoldásként erre felmerülhetne a közvetlen villamos energia tárolás akkumulátorokkal, de mint arra Tákolmányi mobiltelefonja is rámutatott, a világ talán még nem érett meg erre a megoldásra. Egy tíz évre szóló rendszernél talán érdemes lenne próbálkozni, de egy száz évre szóló rendszer esetében ez vagy esélytelen, vagy az akkumulátorok ára meghaladná a tízmillió kőkemény magyar forintot. Vagyis az energiát valamilyen más formában érdemes tárolnunk, amelyre a jelen kor lehetőségei között két épelméjű megoldás kínálkozik.
Az egyik egy hidraulikus potenciálenergia tárolás, amely megvalósulhat hidraulikus akkumulátorokkal, vagy egy magasba helyezett víz (vagy bármilyen más folyadék) tartállyal, ahol egy hidraulikus generátor alakítja át az eltárolt potenciális energiát villamos energiává. A hidraulikus akkumulátor a mi esetünkben mind költségei, mind élettartama révén kiesik, így marad a magasba helyezett folyadéktartály és a hidraulikus generátor. A rendszer ugyanakkor három kihívással is rendelkezik. Egyrészt mozgó alkatrészeket tartalmaz, amelyek meghibásodhatnak. Ennek valószínűsége ugyan megfelelő minőségű alkatrészek beszerzésével mérsékelhető, ám ki nem zárható, így mindenképpen egy redundáns rendszerre lesz szükségünk, ami – különösen a megkövetelt jó minőségű alkatrészekkel – drága, bár beleférhet a költségvetésbe. A másik maga az energia tároló rendszer meghibásodási lehetősége. Ahol huzamosabb ideig folyadékot tárolunk, ott üledék jelenik meg, amely sajnos maga is meghibásodások forrása lehet. Ennek elkerüléséhez három fontos megoldást szükséges alkalmaznunk. Az egyik a magas tisztaságú folyadék (valószínűleg valamilyen olaj a fagyveszély elkerülése érdekében), a másik a folyadékkal reakcióba nem lépő anyagú tartály, a harmadik pedig – ismét – a redundancia, vagyis egy megkerülő rendszer arra az esetre, ha az üledékesedés mégis meghibásodást okozott volna.
Bár a folyadéktartályos megoldás sikeres lehet, azonban a kihívásai miatt célszerű megfontolni egy stabil energiatermelő rendszert is. Folyamatos energiatermelésre tulajdonképpen négy megoldás jöhet szóba: napenergia, szélenergia, vízenergia és a jó öreg radioaktivitás.
A napenergia választása esetén mind a hagyományos napcellák, mind egy napkollektoros megoldás szóba jöhet. Az előbbit ugyanakkor személy szerint nem választanám, két okból. Az egyik az ár, a napcellák ugyanis nem olcsóak, főképp, ha figyelembe vesszük a biztonsági ráhagyást is. Mindamellett, bár a korszerű napcellák már elég magas élettartamúak – legalábbis a gyártóik szerint – ám teljesítményük erősen függ a környezeti viszonyoktól. Sajnos száz év időtávlatából nem egyszerűen csak a rossz időtől kell tartanunk, de a cellákra leülő portól is. A napkollektoros megoldás – nagyobb bonyolultsága ellenére – olcsóbb lehet, nem kellenek hozzá ugyanis napcellák. Mindamellett – mivel a rendszerben általában van egy melegvíz tartály – az időjárás szeszélyei ellen is van valamennyi védelme. Ugyanakkor a porral szemben nincs, bár – mivel a gyűjtőtáblák nincsenek feszültség alatt – talán kevésbé porosodik, mint a napcellás rendszer. A rendszer ugyanakkor sok mozgó alkatrészt tartalmaz, amelyek mind-mind lehetséges hibaforrások, és a szükséges redundáns rendszerek miatt kicsúszhatunk a költségvetésből.
A szél-, vagy épp vízturbina jobb megoldás, főképp az utóbbi. A technológia mára már kiforrott, viszonylag épeszű áron szerezhetőek be a szükséges jó minőségű alkatrészek, így talán a szükséges redundáns megoldások sem szükségszerűen vezetnek a költségvetésen kívülre. Probléma ugyanakkor, hogy továbbra is függnek a környezetüktől. A szélturbinánk szélcsendben vagy szélviharban nem fog működni, ezért valamiféle energiatárolás szükséges ezekre az időszakokra, ami viszont egy újabb rendszer, újabb hibalehetőségekkel, és ebből adódóan újabb tetemes költségekkel. A vízturbina ilyen téren jobb, ám itt is fennáll annak a lehetősége, hogy épp nincs elegendő mennyiségű és sebességű vízáram a turbina táplálására, így a berendezésünket mindenképpen valamely folyó partjára érdemes telepíteni – legalábbis, ha nem akarunk energiatárolással vesződni.
Érdekes megoldás lehet a radioaktivitás. Erről persze mindenkinek az atomerőművek jutnak az eszébe, de itt most nem erről van szó, hanem az atomelemekről. Ezekben jellemzően valamilyen bétasugárzó anyag van, nem túl rövid felezési idővel – függően a tervezett élettartamtól. A technológia kiforrott, a Voyager 1 és 2 épp ilyen atomelemek segítségével van táplálva és méri a környezetét és küldi el a jeleket a földre – immár 47. éve. Drágának gondolhatnánk a rendszert, de már 1000 dolcsitól kaphatóak korszerű atomelemek, és ezek is minden bizonnyal képesek egy okostelefont, illetve annak megfelelő energiafelvételű fogyasztót meghajtani. Ennek tízszereséért pedig már a hosszú élettartamú atomelemek közül is válogathatunk. A megoldás fontos előnye, hogy mozgó alkatrészt nem tartalmaz, így a hibalehetőségek többsége legalább az energiaellátásban kiesik, és a szükséges mértékű redundancia is biztosítható a költségkereten belül. Ráadásul az atomelemek eléggé kicsik, így nem kell építkeznünk, valójában a teljes rendszer sem lenne nagyobb, mint egy közepes méretű tablet, vagyis, ha utódaink az épület elbontása mellett döntenek, nos ügynökeink képesek lennének kicsempészni a rendszert és a benne rejlő tiltott tudást. További előnye a viszonylag nagy teljesítmény, így szükségtelen egy újabb rendszer a lejátszó működtetéséhez, a szükséges teljesítmény folyamatosan rendelkezésre áll. Ráadásul az atomelemek nem mennek tönkre attól, ha nincsenek kellően terhelve (nem úgy, mint a hagyományos elemek).
Szóval atomelem, én ezt javasolnám megoldásnak, különösen akkor, ha nincs elég idő- és kapacitás más rendszerek részletes tervezéséhez.
Ha tetszett a bejegyzés, oszd meg ismerőseiddel. Ha nem, akkor is.
Csatlakozz a Furdancs Facebook-közösségéhez! Nem fogjuk megbánni.
