¿Qué tan útil sería una central hidroeléctrica en el mundo posterior al apocalipsis?

El 28 de septiembre de 2003, Italia experimentó un apagón en todo el país .

Después de tres horas, se restableció la energía en las regiones del norte. La electricidad se restableció gradualmente en la mayoría de los lugares, y en la mayoría de las ciudades se volvió a encender durante la mañana.

Primero se recuperó la energía en la región norte porque allí se encuentran las hidroeléctricas, y se podrían utilizar para alimentar las otras centrales que necesitan electricidad para su puesta en marcha y funcionamiento. Ref.1 Ref.2

Siempre que aísle la red que desea suministrar de la red que no desea suministrar, puede utilizar la central hidroeléctrica de forma independiente durante bastante tiempo. (esto aborda sus puntos 2, 3 y 4). Usted "solo" necesita conocer los esquemas de la red.

Además, una de las ventajas de las centrales hidroeléctricas es su flexibilidad

La energía hidroeléctrica es una fuente flexible de electricidad, ya que las estaciones se pueden aumentar y disminuir rápidamente para adaptarse a las cambiantes demandas de energía. Las turbinas hidráulicas tienen un tiempo de arranque del orden de unos pocos minutos. Lleva alrededor de 60 a 90 segundos llevar una unidad desde el arranque en frío hasta la carga completa; esto es mucho más corto que para turbinas de gas o plantas de vapor. La generación de energía también se puede disminuir rápidamente cuando hay una generación de energía excedente.

Esto es particularmente importante si está abasteciendo a una ciudad relativamente pequeña con poca carga, donde las fluctuaciones de carga pueden ser relativamente grandes.

Las represas hidroeléctricas definitivamente no están libres de mantenimiento, ni tampoco las redes eléctricas. Tiene tres problemas que amenazan la vida de su pequeño grupo de experimentadores.

1) La red eléctrica es realmente peligrosa y compleja para los inexpertos. Es muy posible que sea fatal para el liniero o electricista nuevo, mal equipado e inexperto que intenta descifrar la red eléctrica de la ciudad.

Espere varias bajas bastante desagradables antes de que sus nuevos colonos descubran cómo aislar su vecindario de la red más grande (incontrolada) y energizados. Espere una gran cantidad de hardware destruido y tal vez algunas bajas más antes de que aprendan a controlar la fase, el voltaje y el amperaje de manera confiable.

2) En la presa misma, su nueva tripulación también está tratando de manejar grandes volúmenes de agua a alta presión a través de las turbinas y los aliviaderos. Nuevamente, sin el equipo o la capacitación adecuados, espere algunas bajas en el trabajo a medida que aprenden de la manera más difícil.

3) Finalmente, la presa misma requiere mantenimiento y observación para que la estructura no falle catastróficamente. Uno espera que entre los nuevos colonos haya un hidrólogo hábil y un buen ingeniero estructural, porque reparar una represa rota es definitivamente otra habilidad que no desea aprender en el trabajo... y uno espera que el vecindario de los colonos no lo sea. t aguas abajo de la brecha.

Sí

Con un poco de trabajo es completamente posible, solo necesita cortar las partes no utilizadas de la cuadrícula. Esto se puede hacer cambiando los interruptores de las líneas individualmente o yendo a las estaciones de transmisión y apagando diferentes partes. Está utilizando una microrred existente o está creando una cortando una red más grande. Las redes deben construirse para ser seccionadas, de lo contrario, cada línea eléctrica caída cerraría una ciudad entera. Muchos lugares incluso tienen microrredes existentes para bases militares, campus universitarios y hospitales. Las centrales eléctricas pequeñas suelen tener también redes locales pequeñas.

La mayoría de las plantas hidroeléctricas no solo pueden suministrar su propia energía, la mayoría están diseñadas para funcionar de esa manera, se pueden usar generadores separados para arrancar, pero la planta de energía funciona con su propia energía, no tiene mucho sentido construir partes de una planta de energía que necesitan nada más que la electricidad de las plantas para el funcionamiento normal, solo agrega complejidad innecesaria y puntos de falla. En realidad, no hay mucho para las plantas hidroeléctricas más pequeñas.

Esto no significa que sea fácil, necesita técnicos calificados para cerrar la red y mantenerla en funcionamiento, pero una microrred existente lo hará más fácil. También necesita mantenimiento, qué presa determinará qué tan difícil es esto. Algunas presas necesitan poco mantenimiento en sí mismas al menos en comparación con otras, esto está determinado por el tamaño y el diseño. Hay una gran diferencia entre la presa Hoover y la presa de Rutherford Creek. En realidad, hay muchas represas hidroeléctricas pequeñas que requieren un mantenimiento bastante bajo. La ventaja de una presa pequeña es que, literalmente, puede salirse con la suya con una sola persona manejándola.

¿Qué tan grande es la planta?

Aquí en Austria hay muchas pequeñas centrales hidroeléctricas. A menudo son antiguos molinos de agua para aserrar (o granos) que se han convertido para generar energía eléctrica. Producen alrededor de 100kW o incluso menos.

Desafortunadamente, no puedo encontrar buenas fuentes, pero creo que son bastante simples y no requieren mantenimiento, como un pequeño sistema fotovoltaico en el techo o una pequeña turbina eólica. Solo un generador y un inversor, sin complicadas líneas de alto voltaje, control, etc.

Ya hay algunas respuestas excelentes a esta pregunta, particularmente L.Dutch explica que la energía hidroeléctrica es adecuada porque a menudo los operadores de red la contratan para proporcionar la capacidad de 'arranque en negro' para proporcionar energía a una red fallida y el usuario 535733 explica que puede ser inadecuado como lidiar con la red eléctrica es peligroso y el mantenimiento de una planta hidroeléctrica es un trabajo complejo.

Para construir sobre las respuestas existentes, sugeriría que para su pequeño grupo lo que necesita es un pequeño esquema hidroeléctrico local. Este será uno que ya esté diseñado para abastecer a una comunidad, por lo que el cableado requerido ya estará allí y será menos complejo de mantener que un gran esquema nacional. Vea, por ejemplo, los proyectos destacados aquí: https://www.hydro.org/policy/technology/small-hydro/ . El proyecto Bowersock Mills en la página vinculada, antes de la extensión, afirma ser capaz de proporcionar energía a 1.800 hogares. Serán 1.800 hogares al ritmo actual de consumo en los EE. UU. y sería justo suponer que en un mundo postapocalíptico la gente usaría menos electricidad en general. Esto significa que su grupo podría expandirse considerablemente usando solo un sistema de este tamaño.

Llegas muy tarde

Se ha perdido la capacidad de las centrales hidroeléctricas para funcionar de forma independiente.

En un apocalipsis, sin personas competentes para mantenerlo, la red eléctrica se derrumbará. Volver a ponerlo en línea dependerá de Black Start , la capacidad de ciertas plantas para auto-arrancar, llegar a la máxima potencia y alimentar la red para alimentar a otras plantas para que puedan encenderse. La mayoría de las plantas no pueden hacer esto; requieren energía de la red para girar.

Una planta térmica (carbón/gas/petróleo) consume hasta el 10 % de su capacidad de generación solo para ponerse en marcha, para la preparación de combustible (carbón pulverizado), bombas de agua de alimentación y sopladores. (Todos estos, además de los reactores RBMK y CANDU, son diseños de calderas acuotubulares que requieren absolutamente agua de alimentación continua). Entonces, para las plantas térmicas, Blackstart está fuera de discusión porque los generadores diesel serían realmente enormes.

Las bombas nucleares tienen generadores diésel locales para las necesidades internas de la planta (principalmente, enfriamiento del núcleo después del apagado), pero no arrancan por motivos de política y, por eso, no están físicamente equipados para arrancar. Podría ser posible piratear uno para blackstart, pero llevaría meses.

La energía eólica y la solar no pueden arrancar en negro por razones de política. Usan inversores cuyo software está escrito específicamente para seguir la red y apagarse si no es posible (ver UL 1741). Algunos molinos de viento se sincronizan físicamente con la red, girando a un ritmo constante. Nunca se concibieron para ser blackstart y no se confiaría en ellos , porque una planta térmica podría sufrir daños (calderas acuotubulares) si las nubes o la calma cortan repentinamente su energía de arranque. Aunque el software se puede reescribir si las personas clave sobreviven.

Así que ahora estamos en hidro . Da la casualidad de que casi todas las plantas hidroeléctricas se construyeron con una pequeña turbina "burro" cuyo único propósito es alimentar la estación durante los apagones de la estación. Las necesidades eléctricas de las plantas hidroeléctricas son pequeñas, solo circuitos de control, iluminación y excitación del generador principal, lo que significa que la turbina burro puede arrancar la planta . Solo un problema. Las bombillas brillantes en la industria de la energía tienen

• estado reemplazando turbinas de burro baratas pero extrañas con generadores diesel comunes pero costosos, para proporcionar su capacidad de arranque negro, y
• esperando que los operadores de la red les paguen para mantener la infraestructura blackstart. A lo que los operadores de la red han dicho NO , porque subcontratan la capacidad de arranque negro al postor más bajo.

Como resultado, la capacidad de arranque en negro se ha eliminado de casi todas las plantas hidroeléctricas. Recuperar la cuadrícula general requiere un cubo de Rubik de plantas de secuenciación, y eso requiere una gran experiencia comercial para que funcione, en 4-5 "puntos de pellizco de conocimiento". Podría sobrevivir a un chasquido de Thanos, pero ¿una eliminación del 90%? Estás obligado a perder un elemento clave.

Diablos, sería suficiente perder una línea eléctrica o subestación clave, y eso podría deberse a la acción del enemigo.

Tecnología solar/de baterías al rescate

Supertormenta Sandy . Algunas de las personas más poderosas del mundo están capeando la tormenta en casa, engreídas con sus nuevos paneles solares. Se va la luz y recuerda UL 1741? Su sistema solar se apaga obedientemente, mientras ellos tiemblan en la oscuridad diciendo "¿CON MI SISTEMA SOLAR DE $40,000?"

De todos modos, esto despertó a la gente, haciendo ahora posible comercializar tecnología como Tesla PowerWalls, etc., que permite que las casas usen sus paneles solares (y baterías) para mantenerse despiertos durante los apagones.

Entonces, en su escenario de apocalipsis, su gente ni siquiera se molestará en volver a encender la parrilla . O vivirán en esos hogares, o quitarán esos sistemas de los hogares que están en la ubicación incorrecta, o combinarán tecnología como esa para abastecer a la industria según sea necesario. Tal vez incluso podrían poner algo en una planta hidroeléctrica y conseguir que LOL arranque en negro...

Hydro todavía necesita energía

Un problema con todas las represas hidroeléctricas es que son bombas. La represa retiene una enorme cantidad de energía potencial . Si se desata , volará la presa y acabará con las comunidades y los cultivos río abajo. Si no se administra , puede liberarse.

Por ejemplo, si siguió la crisis de Oroville, esa presa habría estado muy herida si su apocalipsis llegara el 1 de febrero de 2017. Como mínimo, necesita abrir enormes compuertas de aliviadero de vez en cuando. Estos son problemas normales de las presas. Necesitas al tipo allí que sabe cuándo hacer qué, y necesita que haya energía eléctrica para que lo haga. En su escenario, la represa es un consumidor de energía, no un proveedor.

Por lo tanto, podría tener un problema con las represas hidroeléctricas que comienzan a fallar, y esto será similar al problema de las plantas nucleares que se cocinan si no se atiende el enfriamiento de su núcleo. Será una demanda seria en la habilidad finita de sus sobrevivientes.

Sí.La complejidad es escalable. Mis dos abuelos eran ingenieros eléctricos y uno de ellos era el experto eléctrico residente en una represa hidroeléctrica en Arizona. Las complejidades se pueden gestionar para cumplir con los requisitos de energía más bajos. Una sola persona puede operar una represa bastante grande, por lo que no hay una buena razón por la que no pueda operar una mucho más pequeña o un subconjunto de sus funciones. Al igual que con los automóviles, el hardware más antiguo es en algunos casos más fácil de usar como respaldo porque las complejidades de la red más grande o la configuración más controlada por computadora son emergentes en lugar de integradas. De cualquier manera, una turbina es una turbina y no sería inviable extraer energía directamente de ellas, eludiendo cualquier mecanismo de control o enrutamiento innecesariamente complejo. Para evitar problemas de sobrecarga relacionados con el uso de una red a gran escala para suministrar energía a una comunidad relativamente pequeña, se puede utilizar una sola turbina y dejar las demás inactivas. Al igual que con todos los generadores, las turbinas responden a la carga en la cantidad de electricidad que producirán. Reduzca la carga y las aspas girarán más libremente, simplemente dejando pasar el agua. Aumente la carga y se absorberá más energía cinética del agua. Los aliviaderos y aliviaderos también actúan como elusión de sobrecarga, al regular la cantidad de agua que ingresa a la ruta de la turbina en comparación con la cantidad desviada, por lo que incluso con un sistema de control mecánico muy rudimentario, el suministro de energía podría mantenerse casi constante o dentro de un umbral. Se aplica el argumento de bajo mantenimiento utilizado en otras partes de este hilo, pero cualquier reparación importante requeriría un equipo experimentado y equipo pesado, y sería muy riesgoso si el área represada no se drena en caso de problemas de integridad estructural.

Es posible obtener un generador de CA en línea. Puede seguir la estructura de un generador de 1960 que tengo en mi casa y los problemas para volver a conectarlo.

Mi generador es un generador de dos etapas.

El lado de alta potencia es un alternador de CA. El rotor se impulsa con un campo de CC y gira dentro del estator fijo, que se conecta con la carga de CA. La frecuencia de la CA está controlada por la velocidad de rotación del eje. El voltaje está determinado por la intensidad del campo de CC y la velocidad de rotación. Para una represa hidroeléctrica, ambas funciones de control podrían ser implementadas por una persona que maneja los controles. Con algo de ingenio, los controles existentes podrían volver a aplicarse.

Tenga en cuenta que este alternador de CA requiere alimentación de CC, suministrada a través de anillos colectores, para generar alimentación de CA. "Blackstart" es un problema de arranque.

Este sistema de generación de energía tiene una etapa de potencia más baja que es un generador de CC en el mismo eje que el alternador de CA. Utiliza un conmutador a través de escobillas en el rotor para proporcionar CC. Su campo de estator excitador es una bobina alimentada por una corriente de corriente continua. El aumento de la corriente del excitador aumenta la salida de voltaje de CC, lo que aumenta la intensidad del campo de alta potencia, lo que aumenta el voltaje de salida de CA. El devanado del excitador del generador de CC es impulsado desde su propia salida de CC a través de un sistema de control (en el caso más simple, una resistencia en serie ajustable).

No hay una fuente externa para la corriente inicial necesaria para hacer funcionar el excitador. ¿Cómo se realiza un arranque "blackstart"?

Resulta que el sistema es impulsado inicialmente por el magnetismo residual en los polos de hierro del excitador. Están energizados por CC y son de un tipo de hierro que retiene un pequeño campo. En efecto, una vez que el generador ha funcionado, el núcleo del campo del excitador se convierte en un imán permanente de baja potencia. Girar el rotor genera algo de energía, que se suma al campo del excitador, lo que aumenta la salida del generador de CC, lo que aumenta el campo del excitador... y ocurre el arranque.

¿Qué pasa si el campo residual desaparece por completo? Hay varios enfoques. Primero, el campo magnético ambiental de la Tierra puede ser suficiente para arrancar. En segundo lugar, un pulso de corriente eléctrica entregado al núcleo del campo inducirá un campo residual. En tercer lugar, podría usarse un imán permanente para aplicar un campo magnético inicial al núcleo del excitador.

Si me enfrentara a una pequeña represa hidroeléctrica, esperaría encontrar algo como esto. Después de dos años, todavía habría suficiente magnetismo residual para arrancar el proceso. Debido a que comenzaría con un solo generador, no habría problemas de sincronización con el otro equipo generador.

Esta pregunta requiere "ciencia dura". No he incluido ningún número o fórmula, pero he hecho referencia a cómo funcionan los generadores de CA pequeños y medianos. Los voltajes y corrientes involucrados escalarán con la instalación. Me sentiría seguro de que dada una pequeña planta hidroeléctrica que solo ha estado inactiva durante dos años, podría manejar la parte del sistema electrónico y de control para volver a ponerla en funcionamiento.

Con tiempo y algo de mano de obra e idealmente alguien más con quien intercambiar ideas, y mejor aún un pequeño equipo de personas algo similares, espero poder manejar los aspectos eléctricos de Blackstarting cualquier sistema hidroeléctrico, eólico o solar fotovoltaico, incluso si hubo/había software diseñado para frustrarme.

Los aspectos mecánicos y operativos que necesitan un conocimiento avanzado pueden frustrarme en algunas situaciones, por ejemplo, detener una turbina hidráulica que funciona de manera destructiva, o una turbina eólica en algunos casos.

Me mantendría alejado de lo nuclear ya que sé lo suficiente como para saber que no sé lo suficiente para hacerlo de manera segura.

Las turbinas de gas son un quizás quizás.

Referencias: Algunas más tarde tal vez pero

• " :-) - Soy una fuente de referencia - :-) "

De todos modos. ME eléctrica,
más de 50 años "jugando" en muchas áreas.
Dale :-).

es decir, estoy diciendo que, en base a lo que creo que sé, creo que hay numerosas personas "alrededor" que podrían reiniciar muchas plantas de energía. Incluso centrales eléctricas como las mencionadas donde se han utilizado motores diesel para proporcionar corriente de excitación a grandes alternadores. Por lo general, habrá una manera con suficiente tiempo y voluntad, y siempre y cuando los zombis realmente no regresen.

Preguntas bienvenidas.