Сбор энергии молнии - Википедия - Harvesting lightning energy

С конца 1980-х годов было предпринято несколько попыток исследовать возможность сбор энергии молнии. Один болт молния несет относительно большое количество энергии (примерно 5 гигаджоули[1] или об энергии, хранящейся в 38 галлонах бензина). Однако эта энергия сосредоточена в небольшом месте и передается в течение чрезвычайно короткого периода времени (микросекунды[2]); поэтому чрезвычайно высокий электричество впутан.[3] 5 гигаджоулей за 10 микросекунд равны 500 тераватты. Поскольку разряды молний различаются по напряжению и току, более средний расчет будет составлять 10 гигаватт.[4] Было предложено использовать энергию, содержащуюся в молнии, для генерации водород из воды, чтобы использовать энергию быстрого нагрева воды из-за молнии,[5] или использовать группу молниеотводов для отражения удара, либо напрямую, либо путем преобразования его в тепловую или механическую энергию,[нужна цитата ] или использовать индукторы, расположенные достаточно далеко, чтобы можно было уловить безопасную часть энергии.[6]

Обзор

Технология, способная собирать энергию молнии, должна быть способной быстро улавливать высокую мощность, присущую разряду молнии. Было предложено несколько схем, но постоянно меняющаяся энергия, задействованная в каждом разряде молнии, делает непрактичным получение энергии молнии от наземных стержней - слишком высокая она повредит накопитель, слишком низкая и может не работать.[нужна цитата ] Кроме того, молнии случаются нерегулярно, и поэтому необходимо собирать и накапливать энергию; трудно преобразовать электрическую энергию высокого напряжения в мощность более низкого напряжения, которая может быть сохранена.[5]

Летом 2007 г. Альтернативная энергетика Компания под названием Alternate Energy Holdings, Inc. (AEHI) провела испытания метода улавливания энергии в разрядах молний. Дизайн системы был приобретен у Иллинойс изобретатель по имени Стив Лерой, который, как сообщается, смог привести в действие 60-ваттный лампочка в течение 20 минут с использованием энергии, полученной от небольшой вспышки искусственной молнии. Метод включал в себя башню, средство отвода большой части поступающей энергии и конденсатор хранить остальное. По словам Дональда Гиллиспи, генерального директора AEHI, они «не смогли заставить это работать», хотя «при наличии достаточного количества времени и денег вы, вероятно, могли бы масштабировать эту вещь ... это не черная магия; это действительно математика и наука, и это могло случиться."[7]

В соответствии с Мартин А. Умань, содиректор Лаборатории исследования молний Университет Флориды и ведущий специалист в области молний,[8] "одиночный удар молнии, хотя и быстрый и яркий, содержит очень мало энергии к тому моменту, когда он падает на землю, и для работы пяти 100-ваттных лампочек потребуются десятки молний, ​​подобных тем, которые используются в системе, испытанной AEHI. в течение года ». Во время интервью Нью-Йорк Таймс, он заявил, что «энергия в гроза сопоставимо с Атомная бомба, но пытаться собрать энергию молнии из земли безнадежно ».[7]

Еще одна серьезная проблема при попытке собрать энергию от молнии - невозможность предсказать, когда и где грозы произойдет. Даже во время грозы очень сложно сказать, куда именно ударит молния.[1]

Направленные плазменные каналы

Чтобы облегчить сбор молнии, лазер -индуцированный плазменный канал (LIPC) теоретически можно использовать, чтобы позволить молнии ударить в предсказуемом месте. Лазер большой мощности может быть использован для формирования ионизированного столба газа, который будет действовать как атмосферный провод для электрических разрядов молний, ​​который направит молнию на наземную станцию ​​для сбора урожая.[9]

Терамобиль,[10] международный проект, инициированный совместно французско-германской коллаборацией CNRS (Франция) и DFG (Германия), удалось вызвать электрическую активность в грозовых облаках с помощью ультракороткие лазеры. Требуется большая мощность, 5 тераватт, для короткой длительности импульса. На данный момент применение молнии с лазерным каналом заключается в использовании энергии для отвода молнии и предотвращения повреждений вместо сбора энергии молнии.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б "Могли бы вы зарядить город молнией?". Physics.org. Получено 1 сентября 2011.
  2. ^ Ясухиро Сираиси; Такахиро Оцука (18 сентября 2006 г.). «Прямое измерение тока молнии через структуру ветряного генератора». Электротехника в Японии. 157 (4): 42. Дои:10.1002 / eej.20250.
  3. ^ «Электрификация гроз», Эрл Р. Уильямс, Scientific American, ноябрь 1988 г., стр. 88–99.
  4. ^ Дворжак, Пол. «Сколько силы в ударе молнии». Ветровая энергия. Получено 1 октября 2016.
  5. ^ а б Знание, доктор (29 октября 2007 г.). «Почему мы не можем поймать молнию и преобразовать ее в электричество, пригодное для использования?». Бостонский глобус. Получено 29 августа, 2009.
  6. ^ Хельман, Д.С. (2011). «Ловля молнии для альтернативной энергетики». Возобновляемая энергия. 36 (5): 1311–1314. Дои:10.1016 / j.renene.2010.10.027.
  7. ^ а б Гласси, Джон (9 декабря 2007 г.). «Молниеносные фермы». Нью-Йорк Таймс. Получено 29 августа, 2009.
  8. ^ Умань награждена медалью Флеминга 2001 г.. www.agu.org
  9. ^ Управление освещением Discovery News https://www.youtube.com/watch?v=eBzxn2LEJoE
  10. ^ http://www.teramobile.org/teramobile.html
  11. ^ Жером Каспарян; Жан-Пьер Вольф (2010). «Об управлении молнией с помощью лазеров» (PDF). Прогресс в области сверхбыстрых интенсивных лазерных исследований. Серия Спрингера по химической физике. 98: 109–122. Дои:10.1007/978-3-642-03825-9_6. ISBN  978-3-642-03824-2.