Category: техника

Category was added automatically. Read all entries about "техника".

Читателям и гостям

журнал веду для себя, фактически это хранилище всего, что вижу интересного за день.

99.99% статей моего блога скрыты, видны лишь Друзьям.
чтобы их просмотреть - надо добавиться в Друзья.

это сделано не для каких-то статитистических показателей, а чтобы случайно найдя мои статьи в интернете (темы иногда злободневные, или еще по какой причине), не набегали неадекваты (были печальные прецеденты) и не гадили в комментариях всякой ерундой.

Фотофакт. Повреждения лопастей ветрогенераторов и что из этого следует

Фотофакт. Повреждения лопастей ветрогенераторов и что из этого следует (Трындец)

На фото ниже приведены эрозионные повреждения передней кромки лопастей ветрогенераторов.

Данные повреждения лопасть, будучи установленной на ветрогенераторе в шельфовой зоне Северного моря, получила всего за два года эксплуатации.

Но примечательны даже не столько сами повреждения, сколько то, что вызвало их. Это самые обычные капли дождя! Казалось бы, данный тип повреждений был бы ожидаем для засушливых районов, где ветер переносит частички песка и пыли, и в условиях большой влажности, присущей Северному морю, его не должно было бы быть. Однако расчёты показали, что при суммировании скоростей свободного падения капли и скорости вращения лопастей, тангенциальная скорость удара капли дождя о переднюю кромку лопасти ближе к наружному диаметру не падает ниже 80 м/с (288 км/ч). Если принять средний размер капли за 3мм (в реальности он варируется в зависимости от погодных условий от 0.5мм до 5мм) и вес 14мг, то получим, что суммарная сила воздействия на лопасть от такой капли будет равна 76N (приблизительно 7.6кг в весовом эквиваленте). Вроде бы немного? Но если посчитать, на какую площадь приходится данное воздействие (при условии, что капля при соударении расплющивается до 6мм), то получаются внушительные 26,5 атмосфер. То есть поверхность передней кромки лопасти подвергается воздействию микрогидроударов (вспомните, что делает кавитация с гребными винтами судов).

При наличии поверхностных дефектов (царапин, трещин и т.п.) полученных ещё на этапах изготовления, транспортировки и установки данное разрушительное воздействие только усиливается.

Чем чреваты подобные повреждения? Надо понимать, что повреждения как на фото вовсе не требуют немедленной замены лопасти из-за угрозы её разрушения. Однако они серьёзно нарушают аэродинамику лопасти и ведут к снижению эффективности ветрогенератора снижая вырабатываемую им мощность. Предварительные оценки (довольно оптимистичные) показывали, что падение эффективности составит всего 5%, но одно из исследований, результат которого был опубликован в июле прошлого года, показывает, что падение выработки электроэнергии вызванное эрозией лопастей может достигать 25%.

Почему проблема именно с каплями дождя, а не, скажем, с градом? Разрушительное воздействие града на лопасти работающей турбины куда более катастрофично, но более предсказуемо. Поэтому турбины на время неблагоприятных погодных условий либо сильно замедляют, либо вообще останавливают. Воздействие же капель дождя не было учтено должным образом и никому в голову не приходило, что турбины надо замедлять ещё и на время не столь уже редкого в Северном море дождя.

Исследования показали, что дождевая эрозия была сильно недооценена и лопасти потребуют замены гораздо раньше, нежели заявленные в рекламных буклетах 20-25 лет. Как выясняется масштабных исследований на этот счёт до последнего времени не производилось. И только сейчас, в связи с ростом парка ветрогенераторов и с сокращением субсидий со стороны государства, большинство эксплуатирующих компаний всерьёз озаботились проблемой продления срока службы турбин.

Уже предлагаются решения различной степени эффективности, от защитных плёнок и покрытий до подачи сжатого воздуха через сеть микроотверстий на поверхности лопасти, но любое из них однозначно приведёт в той или иной степени к удорожанию строительства и эксплуатации ветрогенераторов. Так же к удорожанию приведёт ужесточение правил транспортировки и монтажа лопастей с целью избежать появления поверхностных дефектов, которые способны усилить эрозию.

Авторство:
Авторская работа / переводика
Комментарий автора:

Если вспомнить, насколько увеличился парк ветрогенераторов за последнее время и что проблема утилизации отработавших свой срок лопастей всё ещё не решена, то самое время гринпису и прочим "зелёным" выразить свою озабоченность.

Помимо недооценённости дождевой эрозии на лицо явная недооценённость переменности генерации. Большинство эксплуатантов по аналогии с градом начнут притормаживать турбины на время самого обычного дождя.

Статья обзорная. Показалось интересным, что тема практически никак не затрагивается СМИ. Ссылки на использованные материалы:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/we.2540

https://mdpi-res.com/d_attachment/energies/energies-14-05974/article_deploy/energies-14-05974-v2.pdf - тут интересно про все виды повреждений

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/we.2200

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1618/5/052003/pdf - здесь подробнее о физике воздействия капли на лопасть

https://www.researchgate.net/figure/a-Offshore-wind-turbine-size-demand-based-on-commercial-orders-since-2001-5-b-Blade_fig1_339517021 - тут доступ платный

Кому интересно ещё гуглите "wind turbine blade leading edge damage". В последнее время всё чаще появляются публикации на данную тему. То есть всерьёз за исследования взялись совсем недавно.

upd

Следует заметить, что смолы используемые при изготовлении лопасти (как правило это то, что мы знаем под называнием "эпоксидка" или эпоксидная смола) крайне чувствительны к воздействию ультрафиолета. По воздействием ультрафиолета смола сначала становится хрупкой, а затем и вообще начинает разрушаться. Для защиты от ультрафиолета на поверхность лопасти наносятся защитные покрытия. И вот как раз оно и страдает в первую очередь от дождевой эрозии. После того как обнажились слои с "эпоксидкой" прочность (а следовательно и ресурс) лопасти начинает стремительно падать.

О дефиците чипов

zerohedge.com: Острая нехватка компьютерных чипов в 2021 году, скорее всего, усугубится, прежде чем ситуация хоть как-то наладится. Более того, хотя изоляция COVID могла первоначально спровоцировать дефицит, несколько десятилетий недальновидных решений и растущая геополитическая напряженность угрожают ситуации  гораздо больше, чем просто исправление нескольких сломанных звеньев в цепочке поставок. И сейчас мы объясним почему.

Двумя ведущими производителями микросхем в мире являются тайваньская TSMC и южнокорейская Samsung Electronics. Эти две азиатские фирмы вместе контролируют более 70 процентов рынка производства полупроводников.

США, которые когда-то были лидером, отстают в производстве микросхем после серьезных и недальновидных изменений бизнес-моделей в полупроводниковой промышленности за последние 15 лет. Но это может измениться  при условии, что правительство США сможет изменить рынок полупроводников, чтобы он лучшее выполнял его волю.

Глобальный дефицит полупроводников и геополитическая напряженность в отношениях с Китаем заставили Вашингтон внимательно изучить эту цепочку поставок. И когда она была изучена, открытие  правительству США не понравилось ибо оказалось, что производство полупроводников сосредоточено в руках небольшого числа азиатских компаний.

Сейчас у США есть стремление вернуть производство на американскую землю. Правительство США выделило на это миллиарды долларов и, как сообщается, рассматривает возможность создания стратегических союзов с другими странами. Однако, у правительства США ужасная репутация в области экономического вмешательства. Как правило, его подход заключается в том, чтобы бросить кучу денег на проблему в надежде, что она исчезнет. В данном случае такой подход обречен на провал.

Ключом к пониманию геополитики полупроводников, над которыми доминируют другие страны, является понимание цепочки поставок и бизнес-моделей. Такие компании, как Intel, являются производителями интегрированных устройств (IDM). Это означает, что они разрабатывают и производят собственные микросхемы по замкнутому циклу.

Но большинство других компаний, занимающихся производством полупроводников в США, только  разрабатывают микросхемы, после чего передают производство печатающим продукт  предприятиям, то есть они передают производство микросхем TSMC на Тайване и Samsung Electronics в Южной Корее.

За последние 15 лет американские и европейские компании полностью перешли на эту модель. TSMC и Samsung воспользовались этим преимуществом и вложили значительные средства в передовые производственные технологии. Таким образом, если такая компания, как Apple, хочет получить новейший чип для своего iPhone, они должны обратиться за этим в TSMC.

Согласно данным Trendforce, TSMC занимает 55 процентов рынка  чипов, а Samsung – 18 процентов. На Тайвань и Южную Корею в совокупности приходится 81 процент мирового рынка производства. По сути, они доминируют на рынке. Практически все технологическое производство зависит от этих двух стран, и в первую очередь от двух компаний – TSMC и Samsung.

Bank of America недавно подвел итоги произошедшего  сдвига в производстве: «В 2001 году 30 компаний производили самые передовые продукты, однако по мере роста стоимости и сложности полуфабрикатов это число упало до 3 фирм». Эти три фирмы – TSMC, Samsung и Intel.

Однако, производственный процесс Intel также отстал от TSMC и Samsung. Нил Кэмплинг, глава отдела технологий Mirabaud Securities, поясняет, как это произошло:

«Тайвань и Южная Корея стали лидерами в производстве пластин, что требует огромных капиталовложений. Отчасти их успех за последние 20 лет обусловлен поддерживающей политикой правительства и доступом к квалифицированной рабочей силе».

Таким образом с бизнес-моделями мы разобрались, поэтому перейдем к цепочке поставок, которая сложнее в гораздо большей степени.

Хотя TSMC и Samsung являются доминирующими производителями полупроводников, они по-прежнему в значительной степени полагаются на оборудование и машины из США, Европы и Японии. Компании, которые производят инструменты, необходимые для производства микросхем, известны как поставщики основного полупроводникового оборудования. Пять ведущих поставщиков такого оборудования занимают 70 процентов рынка. Три из пяти компаний являются американскими, одна европейская и одна японская.

Однако, оборудование для  фотолитографии, необходимое для производства ВСЕХ передовых микросхем, производит только ОДНА базирующаяся в Нидерландах компания ASML – единственная компания в мире. Если она по какой-то причине перестанет работать – остановится весь мировой производственный цикл.

Оценив сложившуюся ситуацию, риски и возможные вытекающие из этого проблемы,  правительство США предложило формирование союзов производителей. В апреле Nikkei сообщил, что США и Япония будут сотрудничать в цепочках поставок критически важных компонентов, таких как полупроводники. Обе стороны будут работать над системой, при которой производство не будет сосредоточено в определенных регионах, таких как Тайвань.

США также работают над ограничением влияния Китая на развитие полупроводников отрасли. Китай инвестировал в свою полупроводниковую промышленность в течение последних нескольких лет. Например, SMIC – крупнейшее предприятие Китая и конкурент TSMC и Samsung. Но даже с этими крупными инвестициями технология SMIC на несколько лет отстает от своих тайваньских и южнокорейских конкурентов.

Санкции и действия США еще больше сдерживают Китай. В прошлом году Вашингтон поместил SMIC в черный список, известный как Entity List. Это ограничивает американские компании от экспорта определенных технологий в SMIC. При этом  более 80 процентов оборудования самой компании  SMIC поступает от поставщиков из США.

Более того: правительство США также недавно оказало давление на правительство Нидерландов, чтобы оно прекратило продажу фотолитографических машин ASML компании SMIC. И теперь, без этих сложнейших производственных линий у Китая есть огромный завод, но он не может напечатать ни одной микросхемы. И в этой ситуации у Китая остается только… силовой вариант.

Если Китай не может получить технологии, необходимые для производства передовых микросхем, применение силы может стать гораздо более привлекательным.  Другими словами Китай может захватить Тайвань  и получить контроль над TSMC.

Наконец, есть еще такая проблема, как производство керамических подложек, на которых рисуются все микросхемы. К сообщает Wall Street Journal, этим занимаются всего несколько компаний в мире. При этом, с началом пандемии Murata Manufacturing, на долю которой приходится 40 процентов мирового рынка, закрыла крупный завод в Фукуи, Япония и приостановила некоторые операции на своем заводе в Малайзии. Поэтому теперь вырисовывается еще и остановка производства подложек и корпусов для процессоров и мы полагаем, что острая нехватка компьютерных чипов в 2021 году только начинается.

Комментарий Редакции The Big The One: Zerohedge, при всем уважении к мозгам этой Редакции, известны своими красноватыми взглядами, поэтому сейчас топят за Китай, ругая собственное правительство за отказ продавать китайцам станки. Однако, ценность самого аналитического обзора. этот идиотский подход не отменяет, ибо Zerohedge на пальцах рассказывает, насколько все с электроникой в мире плохо.

Тот факт, что Америка – это единственная страна в мире, где разрабатывают микросхемы и делают оборудование для их производства не знают только вставатели с колен, наивно полагающие, что процессоры разрабатывают математики в Сколково.  Однако, увы – в Сколково не смогут разработать даже чип для клавиатуры кнопочного телефона.  В Китае ситуация получше, там даже свой процессор сделали, но сделали, как видим, на американском оборудовании и без Америки КНР придется вернуться к технологиям 1980-х ибо в США находится основа технологической цепочки.

А между тем в Америке сейчас намечаются большие проблемы – и с политическим единством общества, и с сельским  хозяйством, и с цепочками поставок, и, само собой, с пандемией. Похоже, глобалисты очень серьезно взялись за Соединенные Штаты и если Америка рухнет – с ней рухнет и весь технологический мир. При этом остановка мировых цифровых технологий может произойти и гораздо раньше в случае, если товарищ Ким врежет по Южной Корее или если Китай полезет на Тайвань, так что следим за развитием событий.

Энергетический и материальные аспекты использования ноутбука

Если не покупать новые ноутбуки, то можно сэкономить много денег, а также сэкономить множество ресурсов и снизить загрязнение окружающей среды. Согласно современным исследованиям, для изготовления ноутбука требуется от 3010 до 4340 мегаджоулей первичной энергии – включая добычу материалов, производство машины и вывод на рынок.

Каждый год продается от 160 до 200 миллионов ноутбуков. Используя приведенные выше данные, можно посчитать, что для производства ноутбуков требуется от 480 до 868 петаджоулей в год, что соответствует от четверти до почти половины всей солнечной энергии, произведенной в мире в 2018 году (2023 петаджоулей) Также производство ноутбуков связано с большим расходом материалов, включая минералы, которые могут считаться дефицитными из-за различных типов ограничений: экономических, социальных, геохимических и геополитических.

Производство микрочипов — очень энергоемкий и материалоемкий процесс, но это не единственная проблема. Высокие затраты ресурсов на производство ноутбуков также связаны с их очень коротким сроком службы. Большинство из 160-200 миллионов ноутбуков, продаваемых каждый год, покупаются на замену. В среднем ноутбук заменяется каждые 3 года (в бизнесе) до пяти лет (в других местах).

Существует исследование 2011 года, в нем говорится о машине 2001 года выпуска: Dell Inspiron 2500. Если вам кажется, «анализ жизненного цикла ноутбуков», приведенный там, устарел, то это не так. В исследовании 2015 года видно, что объем затрачиваемой энергии не меняется.

Ученые разобрали 11 схожих по габаритам ноутбуков, выпущенных в период с 1999 по 2008 год, и взвесили различные компоненты. Кроме того, они измерили площадь кремниевых кристаллов во всех материнских платах и 30 планок DRAM, произведенных примерно в то же время (до 2011 года). Они обнаружили, что масса и состав материалов всех ключевых компонентов — батареи, материнской платы, жесткого диска, памяти — существенно не изменились, даже несмотря на то, что производственные процессы стали более эффективными с точки зрения использования энергии и материалов.

Причина проста: улучшения функциональности уравновешивают прирост эффективности, полученный в производственном процессе. Масса аккумулятора, памяти и жесткого диска уменьшились в пересчете на единицу функциональности, но средние показатели за год не изменились. Эта же динамика объясняет, почему новые ноутбуки не стали более энергоэффективными по сравнению со старыми. Новые ноутбуки могут быть более энергоэффективными в пересчете на вычислительную мощность, но этот выигрыш компенсируется собственно повышением вычислительной мощности. Парадокс Джевонса нигде не очевиден так, как в вычислениях.

https://habr.com/ru/post/534590/


1 Deng, Liqiu, Callie W. Babbitt, and Eric D. Williams. “Economic-balance hybrid LCA extended with uncertainty analysis: case study of a laptop computer.” Journal of Cleaner Production 19.11 (2011): 1198-1206. www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652611000801

2 Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA).
www.irena.org/solar

3 André, Hampus, Maria Ljunggren Söderman, and Anders Nordelöf. “Resource and environmental impacts of using second-hand laptop computers: A case study of commercial reuse.” Waste Management 88 (2019): 268-279. www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X19301825

4 Bihouix, Philippe. The Age of Low Tech: Towards a Technologically Sustainable Civilization. Policy Press, 2020. bristoluniversitypress.co.uk/the-age-of-low-tech

4 Kasulaitis, Barbara V., et al. “Evolving materials, attributes, and functionality in consumer electronics: Case study of laptop computers.” Resources, conservation and recycling 100 (2015): 1-10. www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921344915000683