¿Cómo podría una máquina a vapor en un lugar proporcionar energía a pueblos que están lejos?

Estoy construyendo una obra en la que el vapor juega un papel vital. Me gustaría incluir la idea de que gran parte de la energía para las personas la proporciona una máquina central que está aislada en un lugar pero que proporciona energía a muchos lugares. Obviamente, el vapor se enfriaría y condensaría si se condujera largas distancias, entonces, ¿qué alternativas creativas existen para distribuir la energía del vapor?

Bueno, podrías usar electricidad, pero supongo que eso no es lo que quieres.
Sí, se basa en una historia alternativa en la que aún no se ha descubierto la electricidad. Una opción para hacer que ambos funcionen juntos sería decir que esto podría ser al amanecer el descubrimiento de la electricidad en este mundo. Sin embargo, preferiblemente una forma de prescindir de la electricidad sería mejor
Puede proteger la energía en enlaces químicos: convertir H2O en H2 y O (2H2 + O2). Luego transporta el H2 a tu ciudad y construye una central eléctrica allí. Pero no sé si puedes dividir moléculas sin conocimientos de electricidad.
¿Podría posiblemente usar aire comprimido, en tubería? ¿Qué tipo de eficiencia tendría eso? y presumiblemente, el primer usuario en la línea obtendría todo el poder y un usuario más abajo en la línea obtendría menos o nada.
" historia alternativa en la que aún no se ha descubierto la electricidad. El problema es que la electricidad se descubrió hace milenios (en forma de electricidad estática). La investigación sobre la naturaleza de la electricidad estática condujo rápidamente al descubrimiento de la electricidad "dinámica". Algunas cosas están obligados a ser descubiertos, dado un cierto nivel de conocimiento Y si tienes gente lo suficientemente curiosa como para hacer motores de vapor complicados, tienes gente lo suficientemente curiosa como para descubrir la electricidad "dinámica".
¿Qué tan lejos es larga distancia? Muchas ciudades tenían barrios industriales completos impulsados ​​por correas, ejes y cadenas que transferían energía desde un motor central.
Pon los detalles relevantes en la pregunta, no en los comentarios.
Existe una situación similar en los últimos libros de la serie Safehold de David Weber. La humanidad tiene que empezar de nuevo en un nuevo planeta para esconderse de los extraterrestres que nos cazan con nuestra tecnología. Para evitar el desarrollo de tecnología avanzada, se coloca en órbita una plataforma de bombardeo que destruye todo lo que detecta utilizando electricidad. Para evitar esto, la industria utiliza aire comprimido para impulsar las máquinas. El aire es comprimido por bombas impulsadas por enormes máquinas de vapor. Creo que esa sugerencia se dio a continuación.

Respuestas (9)

Usa la energía creada por tu máquina de vapor para bombear mucha agua a un depósito relativamente alto. Desde este embalse, las tuberías conducen a todos los asentamientos más pequeños, que utilizan la alta presión del agua para hacer funcionar sus aserraderos o moler trigo.

Ni siquiera necesita bombear alto... simplemente puede hacer un tubo de circulación y acelerar el agua. mucho más eficiente, o haces una cadena de bicicleta que es muy larga (aún más eficiente)
@Jannis, bombearlo a un depósito alto también actúa como un almacén de energía, lo que significa que, en caso de avería de la planta, el resto del sistema sigue funcionando durante un período considerable en lugar de derribarlo todo.
@Separatrix pero también desperdicia energía con ese acto de bombeo. y el agua (no se proporciona información) necesita regresar, ser enviada nuevamente para alimentar los molinos o bien. Y la cadena es más eficaz. . .
@Jannis, sí, es menos eficiente, pero el sistema en su conjunto es más confiable. La eficiencia no es su único cálculo en cualquier sistema, las pérdidas causadas por la menor eficiencia no excederán las pérdidas causadas por un día de falla de energía en un sistema directo.
@Separatrix, ¿qué debería fallar? bueno... si algo falla solo retrasas el agua, lo que hace la misma perdida que mi sistema.
@Jannis, la bomba puede fallar pero el depósito aún está lleno.
Es mejor que tu planta de energía esté en las tierras altas, o esta infraestructura será una pesadilla.
esto es incluso menos portátil que el vapor, funciona para almacenar energía en el sitio, pero absolutamente apestaría para el transporte, ya que necesitaría construir acueductos altos y de gran volumen todo el camino, en ese punto simplemente llévelos hasta las montañas y obtener la presión de forma gratuita.

En la historia real...

En la historia real, durante el breve período de tiempo en que tenían máquinas de vapor decentes pero los generadores y motores eléctricos eran escasos, utilizaron aire comprimido como medio para la transmisión de energía. Una central eléctrica usaba enormes bombas para comprimir el aire que se enviaba a través de tuberías a los consumidores que solían alimentar los motores.

Los sistemas de energía de aire comprimido en toda la ciudad se han construido desde 1870. Ciudades como París, Francia; Birmingham, Inglaterra; Dresden, Rixdorf y Offenbach, Alemania y Buenos Aires, Argentina instalaron dichos sistemas. Victor Popp construyó los primeros sistemas para accionar relojes enviando un pulso de aire cada minuto para cambiar sus agujas. Evolucionaron rápidamente para suministrar energía a los hogares y la industria.

A partir de 1896, el sistema de París contaba con 2,2 MW de generación distribuidos a 550 kPa en 50 km de conductos de aire para motores de la industria ligera y pesada. El uso se midió en metros cúbicos. Los sistemas eran la principal fuente de energía doméstica en esos días y también alimentaban las máquinas de dentistas, costureras, imprentas y panaderías. ( Wikipedia )

Nota 1: El aire comprimido se mantuvo en uso para la transmisión de energía en plantas industriales hasta bien entrada la segunda mitad del siglo XX. Las herramientas neumáticas siguen siendo de uso generalizado.

Nota 2: Nótese la formulación de la respuesta: "cuando tenían máquinas de vapor decentes pero los generadores y motores eléctricos eran escasos ". Los primeros motores eléctricos practicables se inventaron en la década de 1830, los primeros generadores eficientes en la década de 1840; nunca hubo un momento en que la humanidad tuviera máquinas de vapor decentes, pero los generadores y motores eléctricos eran completamente desconocidos.

Veo que otras soluciones sugieren convertir la energía de vapor en otros tipos de energía. Eso es, por supuesto, eminentemente sensato, especialmente bombear agua en una era preeléctrica.

Sin embargo, solicita específicamente distribuir vapor (creo).

Obviamente necesitarás mantener el vapor caliente.

  1. Aísle las tuberías envolviéndolas con paja.

  2. Tenga estaciones de calefacción a intervalos regulares. Se emplea gente para mantenerlos manteniendo un fuego ardiendo debajo de la tubería.

  3. Si la tecnología del vidrio es lo suficientemente avanzada, haga las tuberías de manera similar a los termos. Esto mantendrá eficientemente el vapor caliente.

  4. Si el clima es el adecuado, utiliza la energía del sol enfocándola en las tuberías con enormes espejos. https://e360.yale.edu/features/a_potential_breakthrough_in_harnessing_the_suns_energy

Para el n.° 2, ¿no sería casi tener un montón de generadores de vapor más pequeños?
No, porque el original necesita una gran fuente de agua como un río o un lago. Los fuegos intermedios solo necesitan suficiente agua para que los asistentes sobrevivan. Este método permite el transporte donde el agua superficial no está disponible.

Lo que está preguntando es exactamente cómo funcionan las centrales termoeléctricas en todo el mundo: el vapor se produce por varios medios (energía nuclear, quema de combustibles fósiles), luego se usa para mover un grupo de turbinas de vapor conectadas a generadores de energía que producen energía eléctrica.

Luego, la energía eléctrica se transmite por líneas eléctricas al usuario final, utilizando la electricidad para su alcance.

La electricidad que estoy usando en este momento para escribir esta respuesta se ha producido en una planta de energía a unos cientos de kilómetros de donde estoy sentado ahora.

Electricidad

Estoy seguro de que no quieres esto, pero sería negligente si no mencionara que así es como se distribuye la 'energía' en el mundo moderno. Las centrales eléctricas calientan el vapor, que impulsa una turbina, que hace girar un generador, que produce electricidad, que luego se distribuye a través de líneas eléctricas de alto voltaje.

Aire a alta presión

En lugar de impulsar un generador que produce energía eléctrica, podría proporcionar un compresor que produzca aire comprimido. Este aire comprimido se puede canalizar a distancias medias. Antes de la electricidad, a mediados del siglo XIX, el aire comprimido se usaba específicamente para superar las limitaciones de condensación del vapor. Por ejemplo, una planta de aire comprimido proporcionó aire a lo largo del túnel del monte Cenis tal como se perforó en la década de 1860, una carrera de 13 km.

Convierta la energía de vapor en otra energía

Puede usar la energía del vapor para forzar una reacción química en una dirección. La energía química almacenada puede liberarse más tarde. Por ejemplo, una turbina de vapor puede impulsar la hidrólisis del agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno puede almacenarse (¡comprimirse!) y luego quemarse para obtener energía, o usarse en una celda de combustible. Este ejemplo utiliza principalmente electricidad, pero intentaré pensar en uno que sea principalmente una reacción térmica.

Utilice la energía de vapor para generar energía potencial gravitacional

Si tiene un acueducto que va a pueblos distantes, puede recoger agua con su máquina de vapor, ponerla en el acueducto y luego dejarla fluir a los pueblos distantes, proporcionando energía mecánica a su llegada. Para distancias medias, podría hacer lo mismo con autos en una pista impulsada por una cadena, aunque eso podría no ser muy eficiente. Una cadena podría impulsar a los automóviles por una pendiente en una pista. La energía potencial de los automóviles a mayor altura podría usarse para impulsar algo a medida que se liberan cuesta abajo, impulsando algún tipo de fuerza rotatoria que proporciona potencia mecánica local. La misma cadena luego tiraría de los autos hacia atrás y hacia arriba de la pendiente.

@Jannis parece que te robé la idea de la cadena de bicicleta
No me importa si lo 'robas' (reutilizas). pero no entiendo la idea de los autos... En mi mente, fue suficiente hacer que la máquina de vapor impulsara una rueda y la rueda impulsara otra rueda muy, muy lejana, con una cadena de bicicleta (probablemente algo más grande, me temo que cadena de bicicleta simple podría romperse)

No muevas la potencia, mueve el combustible

Usando un combustible líquido o gaseoso, puede moverlo a través de una tubería a muchas máquinas de vapor aisladas más pequeñas, el vapor se reduce bastante bien y es bastante eficiente para arrancar. Esto es lo que realmente hicieron algunas ciudades, era mucho más eficiente que cada fábrica tuviera su propia máquina de vapor haciendo funcionar todo el edificio. Esto funciona incluso mejor que la energía en movimiento, ya que el combustible también se puede usar para calentar, cocinar y alumbrar. El gas natural es probablemente su mejor opción. Como bono adicional, esto permite la generación de energía portátil, como equipo de construcción, ya que el combustible se puede transportar en contenedores.

Es mucho más fácil mover combustible a larga distancia que transferir energía mecánica, las pérdidas debidas a la absorción, la deformación y la fricción son demasiado altas.

  • Una máquina de vapor consta de una fuente de calor, una caldera y el propio motor (generalmente un cilindro con un pistón, a veces una turbina). El cilindro puede ser la parte más pequeña. Tubería o transporte de vapor caliente desde la caldera a un motor distante.
  • La pérdida de calor será un problema con este esquema. Así que primero convierta el vapor en aire presurizado y canalícelo a distancias más largas.

Construye un enorme eje súper largo que se extienda desde la máquina de vapor hasta las ciudades, auméntalo con engranajes. ¡Y no se olvide de brindar apoyo!

Un poco extraño/diferente, pero ¿y si no supieran que crearon electricidad? Digamos que encontraron una manera de convertir el vapor en otra cosa usando la turbina de vapor para hacer girar otra turbina enrollada con algo de ese cobre viejo barato y podrían enviar la energía del vapor a través de un cobre viejo más barato al otro extremo donde el mi podría erm ...calentar un poco de agua para hacer más vapor para usar?

Me parece divertido que una comunidad impulsada por vapor se acerque tanto a la electricidad en todos los hogares, pero se quede corta simplemente juntando el cable en el otro extremo para hacer una bobina de calentamiento rudimentaria para producir más vapor. Para ellos sería increíble, pero para tu audiencia sería cómico.