Молниевая ферма поймает энергию небесных разрядов
Любой, кто когда-нибудь просматривал про огромные значения напряжений и токов в канале линейной молнии, вспоминал: а запрещено ли как-то эти молнии ловить и переправлять в энергетические сети? Чтобы питать холодильники, лампочки, тостеры и другие стиральные машины.
Беседы о таких станциях ведутся уже много лет, но нельзя исключать, что в следующем году мы наконец заметим действующий пример «сборщика молний».
Покопавшись в фантастической литературе, точно возможно наткнуться на что-то подобное. Да и различных патентных заявок на эту тему, полагаем, сделано много.
Лишь вот настоящего воплощения всё не видно.
Неприятностей тут масса. Молнии, увы, через чур ненадёжный поставщик электричества. Предугадать заблаговременно, где произойдёт гроза, чуть ли вероятно.
А ожидать её на одном месте — продолжительно. Помимо этого, молния — это напряжения порядка сотен миллионов вольт и пиковый ток до 200 килоампер (в некоторых измеренных молниях; в большинстве случаев — 5-20 килоампер).
Дабы «питаться» молниями, их энергию очевидно необходимо где-то накапливать за те тысячные доли секунды, что продолжается основная фаза разряда (удар молнии, кажущийся мгновенным, в действительности имеет несколько фаз), а позже медлительно отдавать в сеть, попутно преобразуя в стандартные 220 вольт и 50 либо 60 герц переменного тока.
Увидим, что на протяжении разряда молнии происходит сверхсложный процесс. Сперва из облака к почва (внутриоблачные молнии мы не разглядываем) устремляется разряд-фаворит, организованный электронными лавинами, каковые сливаются в разряды, именуемые кроме этого стримерами.
Фаворит создаёт тёплый ионизированный канал, по которому в противоположном направлении пробегает основной разряд молнии, оторванный с поверхности Почвы сильным электрическим полем.
Потом все эти стадии смогут повториться и 2, и 3, и 10 раз — за те самые доли секунды, что продолжается молния. Представьте, как непростая задача — поймать данный разряд и направить ток в необходимое место.
А ведь ещё нужно добавить, что и те молнии, каковые пробегают между землёй и облаками, делятся на два «зеркальных» типа: одни вызываются отрицательными разрядами, накапливающимися в нижней части грозового облака, а другие — хорошими, каковые планируют в его верхней части. Действительно, второй тип видится от 4 (в средних широтах) до 17 (в тропиках) раз реже, чем разряды первого типа (отрицательные молнии).
Но и эту отличие всё равняется необходимо учитывать при проектировании сборщиков небесного электричества.
К сожалению, приверженцы молниевых ферм забывают упомянуть, что много металлических башен, каковые, быть может, потребуются для действенного сбора большей части молний, ударяющих на протяжении грозы на приличной территории, эту самую территорию никак не украсят (на снимке — легко какие-то металлические мачты, фото Arek Daniel).
Как видим, неприятностей много. А стоит ли тогда по большому счету связываться с молниями?
В случае если поставить такую станцию в местности, где молнии бьют намного чаще простого, толк, возможно, будет. По некоторым данным, при одном сильном грозовом шторме, в то время, когда молнии бьют непрерывно приятель за втором, может выделиться такое количество энергии, что хватит на обеспечение электричеством всех США в течение 20 мин..
Само собой разумеется, какую бы станцию по ловле молний мы ни придумали, её КПД при преобразовании тока будет далеко не 100%, да и поймать, по всей видимости, удастся отнюдь не все молнии, ударившие в окрестностях молниевой фермы.
Но всё равняется, если бы грозы над станцией случались хотя бы раз в неделю… Стоп, так так как в любую секунду времени на отечественной планете бушует 2 тысячи гроз!
Заманчиво?
Да. Лишь распределяются эти грозы по столь громадной площади, что возможности поимки молнии «за хвост» сходу становятся туманными.
Иначе, грозы случаются на Земле весьма неравномерно. К примеру, американские новаторы, вспоминающие над сбором молний, в далеком прошлом посматривают в сторону Флориды: в том месте имеется район, славящийся как место, прямо-таки облюбованное небесными стрелами.
Ещё больше повезло Африке. Практически пару дней назад эксперты, трудящиеся с американским спутником «Миссия измерения тропических штормов» (Tropical Rainfall Measuring Mission — TRMM), опубликовали отчёт об одном из свежих достижений этого спутника.
Совершив долгие наблюдения, TRMM (руками экспертов, само собой разумеется) «составил» мировую карту частоты молний, окрасив ту либо иную часть Почвы в соответствии с числом ослепительных разрядов, появляющихся над каждым квадратным километром данной местности за год.
Как видно из рисунка, в центре африканского континента имеется немаленькая территория, где на квадратный километр приходится более 70 молний в год!
Частота молний в мире.
Шкала справа проградуирована в штуках на квадратный километр в год, усреднённых по 11 годам наблюдения со спутника TRMM (иллюстрация NASA/MSFC).
Действительно, рассматривая эту карту, необходимо учесть, что в тропиках и ближе к экватору значительная часть всех случающихся молний появляется между тучами либо различными частями одного облака, а вот в средних широтах, наоборот, большую часть общего количества грозовых молний составляют «приземлённые» разряды. Выходит, и для России не всё утрачено, да и Центральная Африка (за счёт большого общего количества молний) может рассчитывать на успех в сборе столь экзотического урожая.
Но пока с этими проектами выступают всё больше изобретатели из америки.
К примеру, американская компания Alternative Energy Holdings, делясь замыслами собственного развития, информирует, что планирует осчастливить мир экологически чистой электростанцией, производящей ток по низкой цене $0,005 за киловатт-час.
Как как раз в компании собираются собирать энергию разрядов — не указывается. Возможно лишь высказать предположение, что речь заходит о молниеотводах, снабжённых огромными комплектами суперконденсаторов и преобразователей напряжения.
Кстати, в различное время различные изобретатели предлагали самые необыкновенные накопители — от подземных резервуаров с металлом, что плавился бы от молний, попадающих в молниеотвод, и нагревал бы воду, чей пар вращал бы турбину, до электролизёров, разлагающих разрядами молний воду на водород и кислород. Но мы полагаем, что хоть какой-то вероятный успех связан с более несложными совокупностями.
Но, посмотрим. Alternative Energy Holdings, что приятно, не исчерпывается неспециализированными рассуждениями о ярком (далёком) будущем молниевой энергетики, а заявляет, что выстроит первый рабочий прототип таковой станции, талантливой накапливать энергию грозовых разрядов, уже в 2007 году.
Компания собирается испытать собственную установку в течение грозового сезона (то бишь лета) будущего года, в одном из мест, где молнии гуляют чаще простого. Наряду с этим разработчики накопителя оптимистично уверены в том, что электростанция «на молниях» окупится за 4-7 лет.
