대체 에너지원. 번개 발전소. 번개에너지를 잡아라 번개에너지를 이용한다

25.04.2018

이 방향은 여전히 ​​​​이론적이라고 할 수 있습니다. 그 본질은 번개 에너지를 포착한 다음 이를 전력망으로 리디렉션하는 것입니다. 이 에너지원은 재생 가능하며 전문가들은 이를 대안, 즉 환경 친화적인 에너지원으로 분류합니다.

학교에서 기억했듯이 번개의 형성은 다소 복잡한 과정입니다. 전기 구름에서 전자 눈사태가 깃발(방전)으로 결합되어 형성된 주 방전이 땅을 향해 돌진합니다. 이러한 주요 방전 뒤에는 뜨거운 이온화된 채널이 형성됩니다. 차례로, 주요 번개 방전은 강력한 전기장의 영향으로 표면에서 발생하는 지구 방향으로 이 채널을 따라 이동합니다. 이 프로세스는 매우 빠른 속도로 진행되며 1초에 여러 번 반복됩니다. 주요 임무는 이 방전을 포착하여 전력망으로 보내는 것입니다.

혜택에 대해

사람들은 아주 오랫동안 천체 전기에 관심을 가져왔습니다. 실험에서 뇌우 중에 연을 날리고 결과적으로 전하를 수집했다는 것을 깨달은 벤저민 프랭클린을 기억할 가치가 있습니다.

번개 에너지에 대해 이야기하면 1회 방전에는 휘발유 145리터에 해당하는 50억 줄의 순수 에너지가 포함됩니다. 과학자들은 한 번의 번개가 미국 인구에게 20분 동안 에너지를 공급할 수 있다고 계산했습니다. 그리고 매년 15억 개의 방전이 지구 전체에 발생한다는 점(초당 40~50회 방전)을 고려하면 전망은 정말 놀랍습니다.

실험 정보

Alternative Energy Holdings의 대표자들은 2006년에 번개가 어떻게 포착되어 가정에 필요한 에너지로 변환되는지 명확하게 보여주는 데 사용할 수 있는 프로토타입 설계를 성공적으로 만들었다고 발표했습니다. Alternative Energy Holdings가 말했듯이 현재 산업 아날로그는 에너지 소매 비용이 시간당 킬로와트당 0.005달러라면 4~7년 안에 투자 비용을 회수할 수 있습니다. 그러나 수행된 일련의 실험은 인상적인 결과를 보여주지 못했고 프로젝트 리더는 이를 종료했습니다. 그 후 번개 에너지와 원자 폭탄의 에너지가 같은 수준에 놓였습니다 (Martin A. Umani에 따르면).

몇 년 후(2013년), 사우샘프턴 대학의 직원들은 실험실에서 자연 번개의 매개변수와 일치하는 인공 전하를 시뮬레이션했습니다. 비교적 간단한 장비를 사용하여 과학자들은 충전량을 포착하고 이를 사용하여 몇 분 만에 스마트폰 배터리를 완전히 충전할 수 있었습니다.

잠재 고객 정보

번개를 잡기 위한 농장은 여전히 ​​꿈일 뿐입니다. 그들은 환경에 해를 끼치지 않고 끊임없이 값싼 에너지를 생산할 수 있습니다. 이 방향의 발전을 방해하는 주요 문제는 다음 뇌우의 장소와 시간을 예측할 수 없다는 것입니다. 즉, 최대 낙뢰 횟수가 설정된 장소에서도 다수의 "트랩"을 설치할 필요가 있습니다.

또한 다음과 같은 다른 문제도 있습니다.

• 번개는 1초도 안 되는 순간 동안 지속되는 짧은 에너지 폭발이므로 매우 빨리 숙달해야 합니다. 이 문제는 강력한 커패시터로 해결할 수 있습니다. 그러나 이러한 장치는 아직까지 개발되지 않았으며, 향후 개발될 경우 가격이 매우 비싸질 것입니다. 두 번째 및 세 번째 유형의 회로가 있는 다양한 진동 시스템을 사용할 수 있으므로 부하를 발전기의 내부 저항과 일치시킬 수 있습니다.
• 번개는 구름의 상단과 하단에 에너지가 축적되어 형성될 수 있습니다. 첫 번째 경우에는 긍정적이고 두 번째 경우에는 부정적입니다. 번개 농장을 설치할 때도 이 점을 고려해야 합니다. 또한 더하기 기호가 있는 요금을 "잡으려면" 추가 에너지가 필요하며 이에 대한 명확한 증거는 Chizhevsky 샹들리에입니다.
• 요금은 그 힘도 크게 다릅니다. 대부분의 번개에서 이 매개변수의 범위는 5~20kA이지만 일부 섬광의 경우 200kA에 도달할 수 있습니다. 가정용으로 사용하려면 각 범주를 표준화해야 합니다(50-60Hz, 220V).
• 대기 1m3의 하전 이온은 밀도가 낮고 반대로 공기 저항이 높습니다. 이는 번개를 포착하려면 이온화된 전극이 지상 위로 최대한 올라와야 하지만 미세전류의 형태로만 에너지를 포착한다는 것을 의미합니다. 그러나 전극이 너무 높은 곳에(예: 구름에 가까운) 위치에 있으면 자연적으로 번개가 발생할 수 있습니다. 즉, 강력하고 단기적인 전압 서지가 발생하여 장비 고장의 위험이 있습니다.

그러나 그러한 문제는 번개 농장을 꿈꾸는 사람들을 막지 못합니다. 결국, 자연을 길들이고 재생 가능 에너지 자원에 접근하려는 꿈은 수백 년 동안 존재해 왔으며 점점 더 현실화되고 있습니다.

뇌우는 천둥을 동반한 번개 형태의 대기 전기 방전입니다.

뇌우는 대기에서 가장 장엄한 현상 중 하나입니다. “머리 바로 위”라고 말하듯이 지나갈 때 특히 강한 인상을 줍니다. 천둥벼락은 강풍과 폭우 속에서 번개가 번쩍이는 것과 동시에 타격을 가합니다.

천둥은 번개의 높은 온도(약 20,000°)의 영향으로 순간적으로 팽창했다가 냉각으로 인해 수축하는 일종의 공기 폭발입니다.

선형 번개는 수 킬로미터 길이의 거대한 전기 스파크입니다. 그 모습에는 귀청이 터질 듯한 충돌(천둥)이 동반됩니다.

과학자들은 오랫동안 주의 깊게 번개를 관찰하고 연구해 왔습니다. 그 전기적 특성은 미국 물리학자 V. 프랭클린과 러시아 자연주의자 M.V. Lomonosov에 의해 발견되었습니다.

큰 빗방울을 동반한 강력한 구름이 형성되면 강하고 고르지 않게 상승하는 기류가 아래 부분의 빗방울을 분쇄하기 시작합니다. 분리된 물방울의 외부 입자는 음전하를 띠고 나머지 코어는 양전하를 띠는 것으로 나타났습니다. 작은 방울은 공기 흐름에 의해 쉽게 위쪽으로 운반되어 구름의 상층부를 음전하로 충전합니다. 큰 방울은 구름 바닥에 모여서 양전하를 띠게 됩니다. 번개 방전의 강도는 공기 흐름의 강도에 따라 달라집니다. 이것이 클라우드에 전기를 공급하는 계획입니다. 실제로 이 과정은 훨씬 더 복잡합니다.

낙뢰는 종종 화재를 일으키고, 건물을 파괴하고, 전선을 손상시키고, 전기 열차의 움직임을 방해합니다. 번개의 유해한 영향을 방지하려면 번개를 "잡아" 실험실에서 주의 깊게 연구해야 합니다. 이것은 쉽지 않습니다. 결국 번개는 가장 강한 단열재를 관통하므로 이를 이용한 실험은 위험합니다. 그럼에도 불구하고 과학자들은 이 작업에 훌륭하게 대처하고 있습니다. 번개를 잡기 위해 산 뇌우 실험실에서는 산의 선반 사이 또는 산과 실험실의 돛대 사이에 최대 1km 길이의 안테나를 설치합니다. 번개는 그러한 안테나에 부딪칩니다.

팬터그래프에 부딪힌 번개는 케이블을 따라 실험실로 이동하고 자동 기록 장치를 통과한 후 즉시 땅에 떨어집니다. 기계는 번개가 종이에 "서명"하도록 강제합니다. 이를 통해 번개의 전압과 전류, 방전 지속 시간 등을 측정할 수 있습니다.

번개의 전압은 1억 볼트 이상이고 전류는 20만 암페어에 달하는 것으로 밝혀졌습니다. 비교를 위해 전기 에너지 전송선은 수만 볼트에서 수십만 볼트의 전압을 사용하고 전류 강도는 수십만 암페어로 표시된다는 점을 지적합니다. 그러나 한 번의 번개에서는 지속 시간이 일반적으로 1초의 작은 단위로 계산되기 때문에 전기량이 적습니다. 번개 한 번이면 100와트 전구 하나에 24시간 동안 전력을 공급할 수 있습니다.

그러나 "포수"를 사용하면 과학자들은 번개가 칠 때까지 기다려야 하며 번개가 그렇게 자주 발생하지는 않습니다. 연구를 위해서는 실험실에서 인공 번개를 만드는 것이 훨씬 더 편리합니다. 특수 장비를 사용하여 과학자들은 짧은 시간 동안 최대 500만 볼트의 전압을 얻을 수 있었습니다. 전기 방전으로 인해 최대 15m 길이의 불꽃이 발생했으며 귀청이 터질 듯한 충돌이 발생했습니다.

사진은 번개를 연구하는 데 도움이 됩니다. 이렇게 하려면 어두운 밤에 카메라 렌즈를 뇌운에 맞추고 카메라를 잠시 열어 두십시오. 번개가 번쩍인 후 카메라 렌즈가 닫히고 사진이 준비됩니다. 그러나 이러한 사진은 번개의 개별 부분의 발달 사진을 제공하지 않으므로 특수 회전 카메라가 사용됩니다. 사진을 촬영할 때 장치의 메커니즘이 충분히 빠르게 회전해야 합니다(1000-1500rpm). 그러면 번개의 개별 부분이 사진에 나타납니다. 방전이 어떤 방향과 속도로 진행되었는지 보여줍니다.

번개에는 여러 종류가 있다

평평한 번개는 구름 표면의 전기 섬광처럼 보입니다.

선형 번개는 매우 구불구불하고 가지가 많은 거대한 전기 스파크입니다. 이러한 번개의 길이는 2-3km이지만 최대 10km 이상이 될 수 있습니다. 선형 번개는 매우 강력합니다. 큰 나무를 쪼개고 때로는 사람을 감염시키며, 목조건물에 부딪히면 화재를 일으키는 경우도 많다.

부정확한 번개 - 구름 배경에서 빛나는 점선 번개가 실행됩니다. 이것은 매우 드문 형태의 번개입니다.

로켓 모양의 번개는 매우 천천히 발생하며 방전은 1~1.5초 동안 지속됩니다.

가장 희귀한 형태의 번개는 구형 번개입니다. 그것은 둥근 빛의 덩어리입니다. 밀폐된 방에서는 주먹만한 크기, 심지어 머리만한 크기의 구상번개와 직경 20m에 달하는 자유분위기에서 구상번개가 관찰됐는데, 보통 구상번개는 흔적도 없이 사라지지만 때로는 끔찍한 충돌과 함께 폭발하기도 한다. 구형 번개가 나타나면 휘파람 소리나 윙윙거리는 소리가 들리고 마치 끓고 있는 것처럼 보이며 불꽃이 흩어집니다. 사라진 후에도 안개가 공기 중에 남아 있는 경우가 많습니다. 구형 번개의 지속 시간은 1초에서 몇 분까지입니다. 그 움직임은 기류와 관련이 있지만 어떤 경우에는 독립적으로 움직입니다. 구형 번개는 심한 뇌우 중에 발생합니다.

구형 번개는 선형 번개 방전의 영향으로 발생하며, 공기 중에서 일반 공기량의 이온화 및 해리가 발생할 때 발생합니다. 이 두 과정 모두 엄청난 양의 에너지 흡수를 동반합니다. 본질적으로 구형 번개는 번개라고 부를 권리가 없습니다. 결국 그것은 단순히 전기 에너지로 충전된 뜨거운 공기일 뿐입니다. 한 무리의 충전된 공기는 주변 공기층의 자유 전자에 점차적으로 에너지를 포기합니다. 공이 빛나기 위해 에너지를 포기하면 단순히 사라지고 다시 일반 공기로 변합니다. 공이 도중에 병원균 역할을 하는 물질을 만나면 폭발합니다. 이러한 병원체는 연기, 먼지, 그을음 등의 형태로 존재하는 질소 및 탄소 산화물일 수 있습니다.

구형 번개의 온도는 약 5000°입니다. 또한 구형 번개의 폭발 에너지는 무연 화약 폭발 에너지보다 50-60 배 더 높은 것으로 계산됩니다.

심한 뇌우 중에는 번개가 많이 칩니다. 따라서 뇌우가 한 번 발생하는 동안 관찰자는 15분 동안 1,000번의 번개가 치는 것을 계산했습니다. 아프리카에서 뇌우가 발생하는 동안 한 시간에 7,000번의 번개가 쳤습니다.

건물 및 기타 구조물을 번개로부터 보호하기 위해 피뢰침 또는 현재 올바르게 불리는 피뢰침이 사용됩니다. 이것은 단단히 접지된 전선에 연결된 금속 막대입니다.

번개로부터 자신을 보호하려면 높은 나무 아래에 서지 마십시오. 특히 혼자 서 있는 나무 아래에는 번개가 자주 치는 경우가 있습니다. 참나무는 뿌리가 땅속 깊이 들어가기 때문에 매우 위험합니다. 건초더미나 다발 속에 피신해서는 절대 안 됩니다. 열린 들판, 특히 높은 곳에서 강한 뇌우가 발생하는 동안 걷는 사람은 번개에 맞을 위험이 큽니다. 그러한 경우에는 땅에 앉아서 뇌우를 기다리는 것이 좋습니다.

뇌우가 시작되기 전에 실내의 통풍을 제거하고 모든 굴뚝을 닫아야 합니다. 시골 지역에서는 특히 뇌우가 심한 경우에는 전화 통화를 해서는 안 됩니다. 일반적으로 우리 시골 전화 교환국은 이때 연결을 중단합니다. 뇌우 중에는 라디오 안테나를 항상 접지해야 합니다.

사고가 발생하면 누군가가 번개에 충격을 받은 경우 즉시 피해자에게 응급 처치(인공 호흡, 특수 주입 등)를 제공해야 합니다. 어떤 곳에서는 번개에 맞은 사람의 몸을 땅에 묻어두면 도움을 받을 수 있다는 해로운 미신이 있습니다. 절대로 해서는 안 됩니다. 번개로 부상을 입은 사람은 특히 신체로의 공기 흐름을 늘려야 합니다.

단지에 대한 간단한 설명 – 에너지원 – 뇌우(번개)

• 이미지, 그림, 사진 갤러리.
• 에너지원으로서의 뇌우와 번개 - 기본, 기회, 전망, 개발.
• 흥미로운 사실, 유용한 정보.
• 환경 뉴스 - 뇌우와 번개를 에너지원으로 사용합니다.
• 재료 및 소스에 대한 링크 – 에너지 소스 – 뇌우(번개).

선형 번개 채널의 막대한 전압과 전류에 대해 읽어본 사람이라면 누구나 이러한 번개를 잡아서 에너지 네트워크로 전송할 수 있는지 궁금해했을 것입니다. 냉장고, 전구, 토스터 및 기타 세탁기에 전원을 공급합니다. 이러한 스테이션에 대한 논의는 수년 동안 진행되어 왔지만 내년에는 마침내 "번개 수집기"의 실제 사례를 보게 될 가능성이 있습니다.

SF 문학을 탐구해 보면 아마도 비슷한 것을 우연히 발견할 수 있을 것입니다. 그리고 우리는 이 주제에 관해 다양한 특허가 많이 출원되었다고 믿습니다. 하지만 실제 구현은 어디에도 보이지 않습니다.

여기에는 많은 문제가 있습니다. 아쉽게도 번개는 너무 신뢰할 수 없는 전기 공급원입니다. 뇌우가 발생할 위치를 미리 예측하는 것은 거의 불가능합니다. 그리고 그녀를 한자리에서 기다리는 것은 오랜 시간이다. 또한 번개는 수억 볼트 정도의 전압과 최대 200킬로암페어(일부 측정된 번개에서는 일반적으로 5~20킬로암페어)의 피크 전류를 생성합니다.

번개를 "먹이"려면 방전의 주요 단계가 지속되는 1000분의 1초 동안 에너지를 분명히 축적한 다음(순간적으로 보이는 번개는 실제로 여러 단계로 구성됨) 천천히 축적되어야 합니다. 네트워크로 방출되어 표준 220V와 50 또는 60Hz 교류에서 동시에 변환됩니다.

번개 방전 중에는 다소 복잡한 과정이 발생합니다. 첫째, 전자 눈사태에 의해 형성된 선도적 방전이 구름에서 땅으로 돌진하고(구름 내부 번개는 고려하지 않음) 이것이 스트리머라고도 불리는 방전으로 합쳐집니다. 리더는 강한 전기장에 의해 지구 표면에서 찢어진 주 번개 방전이 반대 방향으로 흐르는 뜨거운 이온화 채널을 생성합니다.

그러나 구름과 땅 사이를 흐르는 번개는 두 가지 "거울" 유형으로 나누어진다는 점도 덧붙여야 합니다. 일부는 뇌운의 아래쪽 부분에 축적되는 음의 방전에 의해 발생하고 다른 일부는 축적된 양의 방전에 의해 발생합니다. 그것의 윗부분에. 사실, 두 번째 유형은 첫 번째 유형(부정 번개)의 방전보다 4배(중위도)에서 17배(열대 지방)까지 발생 빈도가 낮습니다. 그러나 천체 집전 장치를 설계할 때는 이러한 차이를 여전히 고려해야 합니다.

불행하게도 번개 농장 지지자들은 뇌우가 발생하는 동안 적당한 지역에서 번개의 상당 부분을 효과적으로 수집하는 데 필요할 수 있는 수백 개의 강철 타워가 어떤 식으로든 바로 이 지역을 장식하지 않을 것이라는 점을 언급하는 것을 잊어버렸습니다(그림에서 - 강철 마스트 몇 개(사진: Arek Daniel)

보시다시피 문제가 많습니다. 그렇다면 번개에 참여할 가치가 있습니까? 평소보다 훨씬 더 자주 번개가 치는 지역에 그러한 스테이션을 설치하면 아마도 몇 가지 이점이 있을 것입니다. 일부 보도에 따르면 강한 뇌우가 한 번 발생하고 번개가 계속해서 떨어지면 미국 전역에 20분 동안 전기를 공급할 수 있을 만큼의 에너지가 방출될 수 있다고 합니다.

물론 우리가 어떤 종류의 번개를 잡는 스테이션을 생각해내더라도 전류 변환 효율은 100%와는 거리가 멀고 분명히 근처에 떨어지는 번개를 모두 잡는 것은 불가능할 것입니다. 번개 농장.

하지만 그럼에도 불구하고 적어도 일주일에 한 번 역에 뇌우가 발생한다면... 잠깐만요, 언제든지 우리 행성에는 2,000개의 뇌우가 맹위를 떨치고 있습니다! 유혹적입니까?

예. 이 뇌우만이 넓은 지역에 분포되어 "꼬리 부분"에 번개를 잡을 가능성이 즉시 안개가 자욱해집니다.

반면, 지구에서는 뇌우가 매우 불규칙하게 발생합니다. 예를 들어, 번개 수집을 생각하는 미국 혁신가들은 오랫동안 플로리다를 바라보고 있었습니다. 거기에는 천상의 화살이 선호하는 곳으로 유명한 지역이 있습니다.

아프리카는 더욱 운이 좋다. 얼마 전 미국 열대 강우 측정 임무(TRMM) 위성과 협력하는 전문가들이 이 위성의 최신 성과 중 하나에 대한 보고서를 발표했습니다.

수년간의 관찰을 수행한 후 TRMM(물론 전문가의 손으로)은 번개 빈도의 세계 지도를 "컴파일"하여 평방 킬로미터당 발생하는 눈부신 방전 횟수에 따라 지구의 이 부분 또는 저 부분을 색칠했습니다. 연간 특정 지역의.

그림에서 볼 수 있듯이, 아프리카 대륙의 중앙 부분에는 연간 평방 킬로미터당 70회 이상의 번개가 치는 다소 넓은 지역이 있습니다!

세계의 번개 빈도. 오른쪽 눈금은 TRMM 위성(NASA/MSFC 그림)에서 11년간 관측한 평균 값을 연간 평방 킬로미터당 단위로 표시한 것입니다.

사실, 이 지도를 볼 때 열대 지방과 적도에 가까운 곳에서는 구름이나 같은 구름의 다른 부분 사이에서 발생하는 모든 번개의 상당 부분이 발생하지만 중위도에서는 발생한다는 점을 고려해야 합니다. 반대로 뇌우 번개의 총 횟수 중 상당 부분이 "접지된" 방전으로 구성됩니다. 러시아에서 모든 것이 손실되는 것은 아니며 중앙 아프리카 (상당한 총 번개 횟수로 인해)는 그러한 이국적인 수확물을 수확하는 데 성공할 수 있습니다.

그러나 현재로서는 점점 더 많은 미국 발명가들이 그러한 프로젝트를 구상하고 있습니다.

예를 들어, 미국 회사 Alternative Energy Holdings는 개발 계획을 공유하면서 킬로와트시당 0.005달러라는 터무니없는 가격으로 전류를 생산하는 환경 친화적인 발전소로 세상을 행복하게 만들 것이라고 보고합니다.

회사가 방전 에너지를 정확히 어떻게 수집할 계획인지는 명시되어 있지 않습니다. 거대한 슈퍼커패시터와 전압 변환기 세트가 장착된 피뢰침에 대해서만 이야기하고 있다고 가정할 수 있습니다.

그건 그렇고, 다른 발명가들은 번개가 피뢰침에 부딪혀 녹고 증기가 터빈을 회전시키는 물을 가열하는 금속이있는 지하 탱크부터 물을 산소와 수소로 분해하는 전해조에 이르기까지 서로 다른시기에 가장 특이한 저장 장치를 제안했습니다. 번개 방전이 있는 경우. 그러나 우리는 적어도 일부 성공은 더 단순한 시스템에서 비롯된다고 믿습니다.

그러나 우리는 보게 될 것입니다. Alternative Energy Holdings는 번개 에너지의 밝은 (먼) 미래에 대한 일반적인 논의에만 국한되지 않고 번개 방전 에너지를 축적할 수 있는 그러한 스테이션의 첫 번째 작동 프로토타입을 구축할 것이라고 말합니다. 이미 2007년에.

회사는 내년 뇌우 시즌(즉 여름)에 평소보다 번개가 자주 치는 곳 중 한 곳에서 설치를 테스트할 계획이다. 동시에 저장 장치 개발자들은 "번개" 발전소가 4~7년 안에 투자 비용을 회수할 것이라고 낙관적으로 믿고 있습니다.

일반적으로 사람들이 대체 에너지에 관해 이야기할 때 전통적으로는 햇빛과 바람과 같은 재생 가능한 자원으로부터 전기 에너지를 생산하기 위한 설비를 의미합니다. 이 모든 것 때문에 통계에서는 수력 발전소, 바다와 바다의 조수력을 사용하는 발전소, 지열 발전소에서의 전기 생성을 제외합니다. 그러나 이러한 에너지원은 재생 가능한 것으로 간주됩니다. 그러나 그것들은 고전적이며 수년 동안 산업 규모로 사용되어 왔습니다.

대체 에너지원은 재생 가능 자원으로 간주됩니다. 이는 석유, 추출된 천연 가스 및 석탄을 사용하여 작동하는 고전적인 에너지원을 대체하며, 연소 시 대기 중으로 이산화탄소를 방출하여 온실 효과와 지구적 차원의 증가에 기여합니다. 따뜻하게 함.
대체 에너지원을 찾는 주된 이유는 재생 가능하거나 사실상 고갈되지 않는 천연 자원 및 현상의 에너지로부터 이를 얻으려는 필요성입니다. 무엇보다도 환경 친화성과 효율성을 고려할 수 있습니다.

이러한 유형의 시스템에 대한 주요 에너지원은 태양 에너지, 바람 및 지구 표면 토양의 자연 상태(지상 열 펌프의 경우)로 간주됩니다. 재생 가능 에너지원을 사용하여 우리는 지구의 환경과 에너지 위기에 큰 영향을 미치며 기존 에너지 유형으로부터의 자율성, 상당한 비용 절감 및 미래에 대한 자신감을 얻습니다.

대체 에너지 산업

태양 에너지

태양광 발전소는 지구상에서 가장 흔한 발전소 중 하나로, 전 세계 80개국 이상에서 운영되고 있으며 무한한 에너지원인 햇빛을 사용합니다.
전기를 생산하는 동안, 그리고 필요한 경우 거주 공간을 난방하고 따뜻한 물을 공급하기 위한 열도 생성하는 동안 환경에 거의 해를 끼치지 않습니다.

태양 에너지는 날씨와 시간에 크게 좌우됩니다. 흐린 날, 특히 밤에는 전기를 얻을 수 없습니다. 예를 들어 다차에 태양광 패널을 설치하는 데 드는 비용이 증가하는 충전식 배터리를 구입해야 하며, 동일한 사용한 배터리를 폐기해야 하기 때문에 환경에 불리한 순간을 만드는 사람도 있습니다.
광전지, 광전지 외에도 태양열 집열기, 태양열 온수기 등도 널리 사용되고 있으며, 난방용 물을 가열하고 전기를 생산하는 데 모두 사용됩니다.
독일, 일본, 스페인은 태양 에너지 대중화에서 가장 선호하는 국가로 간주됩니다. 겨울과 여름 모두 태양이 거의 뜨겁게 빛나는 이곳에서는 남방 세력이 우월하다는 것이 분명합니다.

풍력 발전

풍력 에너지는 태양 활동의 결과로 간주되기 때문에 재생 가능 에너지 형태로 분류됩니다. 풍력에너지는 유망산업으로 꼽힌다. 2014년 초까지 모든 풍력 터빈의 총 용량은 약 320기가와트였습니다!
전 세계 풍력 발전량 상위 5개 국가는 중국, 미국, 독일, 덴마크, 포르투갈입니다.
여기에서도 거의 모든 것이 기상 조건에 따라 달라집니다. 일부 국가에서는 바람이 한 순간도 가라 앉지 않고 다른 국가에서는 반대로 대부분의 경우 고요합니다.

풍력 에너지에는 중요한 장점과 똑같이 중요한 단점이 있습니다. 태양광 패널에 비해 풍력 터빈은 가격이 저렴하고 시간에 구애받지 않기 때문에 교외 지역에서 흔히 볼 수 있습니다. 풍력 발전기에는 단 하나의 중요한 단점이 있습니다. 시끄러운 소리입니다. 그러한 장비의 설치는 친척뿐만 아니라 인근 주택의 주민들과도 조정되어야 합니다.

지열 에너지

지하수가 끓는점 이상으로 가열될 수 있는 화산 활동이 있는 지역에서는 지열 화력 발전소(GeoTES)를 건설하는 것이 최적입니다.
난방을 위해 물을 가열하는 것뿐만 아니라 전기를 생산하는 데에도 사용됩니다. 지열 발전소는 중앙아메리카, 필리핀, 아이슬란드에서 대부분의 전기를 생산합니다. 무엇보다도 아이슬란드는 열수를 난방에 널리 사용하는 전력의 예입니다.

지열 에너지의 가장 큰 장점은 사실상 무진장성과 환경 조건, 시간 및 연도에 따른 절대적인 자율성입니다.
지하 깊은 곳의 열을 활용하는 데는 다음과 같은 기본적인 가능성이 있습니다. 물 또는 물과 증기의 혼합물은 온도에 따라 온수 공급 및 난방, 전기 생산 또는 이러한 모든 목적을 동시에 사용할 수 있습니다. 화산주변지역의 고온열과 건암을 이용하여 전기를 생산하고 열공급을 하는 것이 바람직하다. 스테이션의 설계는 어떤 지열 에너지원이 사용되는지에 따라 달라집니다.
지하 열수를 사용할 때 발생하는 주요 문제는 지하 대수층에 물(전통적으로 폐수)을 반복적으로 공급(주입)해야 한다는 것입니다. 열수에는 다양한 독성 금속(예: 붕소, 납, 아연, 카드뮴, 비소)과 화학 화합물(암모니아, 하이드록시벤젠)의 염이 많이 포함되어 있어 이러한 물이 표면에 있는 자연 수계로 배출되는 것을 방지합니다.

대체 수력

에너지 생성을 위한 지구의 수생 자원의 비표준 사용에는 파도, 조수 및 폭포의 세 가지 유형의 발전소가 포함됩니다. 동시에 첫 번째가 가장 유망한 것으로 간주됩니다. 세계 해양의 평균 파력은 미터당 15kW로 추산되며 파도 높이가 2미터를 초과하면 최대 전력은 80kW/m에 도달할 수 있습니다. .
파력 발전소의 주요 특징은 파도의 "위아래" 움직임을 발전기 디스크의 회전으로 변환하는 것이 어렵다는 점이지만 현대 개발에서는 점차 이 문제에 대한 해결책을 찾고 있습니다.

조력발전소는 파력발전소에 비해 전력이 현저히 적지만 바다 연안 지역에 건설하기가 훨씬 쉽고 편안합니다. 달과 태양의 중력은 하루에 두 번 바다의 수위를 대체하며(차이는 20미터에 달할 수 있음) 썰물과 흐름의 에너지를 사용하여 전기를 생산할 수 있습니다.

바이오연료

바이오연료는 식물이나 동물의 원료, 유기체의 폐기물, 유기 산업 폐기물 등을 원료로 만들어지는 연료이다. 액체 바이오 연료(에탄올, 메탄올, 바이오디젤과 같은 내연기관용), 고체 바이오 연료(장작, 연탄, 연료 펠릿, 나무 칩, 풀, 껍질) 및 기체 연료(합성 가스, 바이오가스, 수소)가 있습니다.
액체, 고체, 기체 바이오연료는 기존 전력원뿐만 아니라 연료도 대체할 수 있습니다. 매장량을 복원할 수 없는 석유나 천연가스와 달리 바이오연료는 합성 조건에서 생산할 수 있습니다.

바이오디젤, 바이오에탄올, 바이오가스, 합성가스 등 액체 및 기체 바이오연료에 대한 전망이 있습니다. 그것들은 모두 사탕수수, 옥수수, 심지어 해양 식물성 플랑크톤과 같이 설탕이나 지방이 풍부한 식물을 기반으로 생산됩니다. 마지막 옵션에는 무한한 가능성이 있습니다. 합성 조건에서 수생 식물을 재배하는 것은 까다로운 문제가 아닙니다.

번개 에너지

번개는 뇌우가 언제 어디서 발생할지 미리 예측하는 것이 불가능하기 때문에 매우 신뢰할 수 없는 에너지원으로 간주됩니다.
번개 에너지의 또 다른 문제는 번개 방전이 1초도 안 되는 시간 동안 지속되기 때문에 그 에너지가 아주 빨리 저장되어야 한다는 것입니다. 원하는 결과를 얻으려면 거대하고 값비싼 커패시터가 필요합니다. 무엇보다도 부하를 발전기의 내부 저항과 일치시킬 수 있는 두 번째 및 세 번째 제품군의 회로를 갖춘 다양한 진동 시스템을 사용할 수 있습니다.

번개는 복잡한 전기 과정으로 간주되며 여러 유형으로 나뉩니다. 음수 - 구름의 아래쪽 부분에 축적되고 양수 - 구름의 위쪽 부분에 축적됩니다. 낙뢰 수신기를 개발할 때도 이 점을 고려해야 합니다.
과학자들에 따르면, 한 번의 강력한 뇌우는 미국 전체 거주자가 평균 20분 동안 소비하는 것과 거의 같은 양의 에너지를 방출합니다.

수소 에너지

사람, 도로 운송 인프라 및 다양한 생산 영역에서 에너지를 축적, 운송 및 소비하는 수단으로 수소를 사용하는 대체 에너지의 한 유형입니다. 수소가 선택된 이유는 지구 표면과 우주에서 가장 흔한 원소이기 때문에 수소의 연소열이 더 높고 산소에서 연소 생성물이 물입니다(이는 다시 지구로 유입됩니다). 수소 에너지의 순환).

오늘날 수소를 생산하려면 수소를 사용하여 얻을 수 있는 것보다 더 많은 에너지가 필요하므로 이를 에너지원으로 간주하는 것은 불가능합니다. 이는 에너지를 저장하고 전달하는 수단으로만 간주됩니다.
그러나 수소 대량 생산의 큰 위험도 있습니다. 공기보다 가벼워서 실린더나 기타 저장 탱크에서 누출되는 수소는 돌이킬 수 없이 지구 대기를 떠나게 되며, 이는 막대한 기술 사용으로 인해 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다. 물을 전기분해하여 수소를 생산하면 전 세계적으로 물이 손실됩니다.

우주 에너지

이는 지구 궤도나 달에 위치한 발전소에서 태양 에너지를 사용하여 전기를 생산하는 방법을 제공하며, 이 발전소에서 나오는 전기는 마이크로파 방사선의 형태로 지구로 전송됩니다. 지구 온난화에 기여할 수 있습니다. 아직 적용되지 않았습니다.

2012년 기준으로 대체에너지(수력 제외)는 인류가 소비하는 전체 에너지의 5.1%를 차지한다.

뇌우는 천둥, 소나기, 우박 및 바람의 증가와 함께 고도 7-15km에 위치한 적운 구름에서 다중 스파크 전기 방전(번개)이 발생하는 대기 현상입니다. 현대 개념에 따르면, 구름의 전기화는 수증기와 작은 물방울의 혼합물과 얼음 결정의 마찰로 인해 발생합니다. 전하의 분리와 전기장의 형성은 강렬한 수직 상향 및 하향 전류에서만 발생합니다.
번개 방전 에너지 사용 문제를 더 명확하게 만들기 위해 번개 현상에 대한 주요 현대 견해를 간략하게 살펴 보겠습니다. 현재 뇌운 속의 물방울과 얼음 결정이 어떻게 전하를 받는지에 대한 문제는 완전히 해결되지 않았습니다. 한 그룹의 과학자들은 얼음 방울과 결정이 공기로부터 전하를 포착한다고 믿고, 다른 그룹은 서로 접촉할 때 전하를 교환함으로써 충전된다고 믿습니다. 실험적 연구 결과, 구름의 물 부분은 뇌운의 아래쪽 가장자리에서 온도 00C의 층까지 확장되는 것으로 확인되었습니다. 00C에서 150C 사이의 온도 지역에서는 물과 얼음이 공존하며, 150C 이하에서는 구름이 대개 얼음 결정으로만 구성됩니다. 구름의 물방울 부분은 주로 음전하를 띠고 얼음 부분은 양전하를 띠고 있습니다. 중위도에서는 뇌운의 음전하 중심은 고도 약 3km에 위치하고, 양전하 중심은 고도 약 6km에 위치한다. 뇌운 내부의 전기장 강도는 100-300V/cm이지만 개별 소량의 번개 방전 이전에는 최대 1,600V/cm에 도달할 수 있습니다. 대류에 의해 구름 내 전하가 분리되지 않으면 뇌우 과정이 불가능합니다. 구름의 대류 장은 여러 개의 셀로 나뉩니다(일부 뇌우에서는 최대 8개까지). 각 대류 세포는 개시, 성숙, 부패의 단계를 거칩니다. 핵생성 단계에서는 상승하는 흐름이 대류 세포 전체에 걸쳐 지배적입니다. 어떤 경우에는 상향 흐름 속도가 30m/초에 도달할 수 있지만 일반적으로 10-12m/초입니다. 성숙한 대류 세포는 상승 기류와 하강 기류의 발달, 전기 활동(번개) 및 강수를 특징으로 합니다. 이러한 셀은 수평 직경이 2-8km이고 높이가 온도 40C 수준까지 확장됩니다. 붕괴 단계에서는 전기 활동이 감소하고 단위 시간당 강수량이 감소하면서 대류 세포 전체에 걸쳐 약한 하향 흐름이 우세합니다. 대류 세포의 전체 수명주기는 약 1시간입니다.
성숙 단계의 지속 시간은 15~30분이고, 감쇠 단계는 약 30분입니다.
몇 시간 동안 지속되는 뇌우는 여러 대류 세포의 활동으로 인해 발생합니다.
물방울과 얼음 결정의 혼합물로 구성된 뇌운의 부피는 수백에서 수천 입방 킬로미터에 이릅니다. 이 부피의 물-얼음 입자의 질량은 대략 106~107톤입니다.
뇌운의 위치 에너지 범위는 1013~1014J이며 열핵 메가톤 폭탄의 에너지에 도달합니다. 일반적으로 길이가 수 킬로미터, 직경이 수십 센티미터인 선형의 번개는 하전 입자 클러스터에서 발생하여 전기 에너지를 열 에너지로 변환하기 때문에 무전극 방전에 속합니다. 뇌우는 개발 조건에 따라 내부 질량과 정면으로 구분됩니다. 대륙의 내부 뇌우는 지구 표면의 공기가 국부적으로 가열되어 발생하며, 이로 인해 상승하는 국지적 대류가 발생하고 강력한 적란운이 형성됩니다. 따라서 육지 위의 내부 뇌우는 주로 오후 시간에 발생합니다. 바다에서는 대류 발달에 가장 유리한 조건이 밤에 관찰되며 일일주기의 최대치는 아침 4-5시에 발생합니다.
정면 뇌우는 정면 부분, 즉 따뜻한 기단과 차가운 기단 사이의 경계에서 발생하며 규칙적인 일주기가 없습니다. 온대 대륙에서는 여름, 건조한 지역, 즉 봄과 가을에 가장 빈번하고 강렬합니다. 겨울 뇌우는 예외적인 경우, 특히 날카로운 한랭 전선이 통과하는 동안 발생합니다. 일반적으로 겨울 뇌우는 매우 드문 현상입니다.
지구상의 뇌우는 매우 고르지 않게 분포됩니다. 북극에서는 몇 년에 한 번 발생하고 온대 지역에서는 각 위치에 뇌우가 수십 일 동안 발생합니다. 열대 지방과 적도 지역은 지구상에서 뇌우가 가장 많이 발생하는 지역으로, “영원한 뇌우 벨트”라고 불립니다. 자바 섬의 Bütenzorg 지역에서는 일년에 322일 동안 뇌우가 발생합니다. 사하라 사막에는 뇌우가 거의 없습니다. 일반적인 뇌운의 전기적 구조는 양극성입니다. 양전하와 음전하는 구름의 상단과 하단에 각각 위치합니다. 구름 바닥 근처에는 음전하 상태에서 일반적으로 추가
양전하. 조건(특히 해당 지역의 위도)에 따라 상위 양전하와 하위 음전하의 값이 다를 수 있습니다.
구름의 전기장은 주어진 구름의 모든 전하 캐리어에 의해 생성된 공간 전하의 분포에 의해 결정됩니다. 뇌운에서는 큰 공간 전하가 매우 빠르게 축적됩니다. 평균 공간 전하 밀도는 (0.3-3)10-C/m 정도일 수 있습니다. 최대 전하 밀도를 갖는 영역은 크기가 수백 미터 정도입니다. 이러한 국부적인 구름량에서는 번개 형성에 유리한 조건이 생성됩니다. 현대 개념에 따르면 최대 전하 밀도(이질성 영역)가 200-400m인 가장 일반적인 볼륨이 발견되며 지상 번개의 개발 과정은 여러 단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계에서는 전기장이 충분한 값에 도달하는 영역에서 공기의 충격 이온화가 시작됩니다. 공기 중에 항상 소량으로 존재하는 자유 전자는 전기장의 영향으로 땅을 향해 상당한 속도를 얻고 공기 원자와 충돌하여 이온화합니다. 따라서 전자 눈사태가 발생하여 잘 전도되는 채널인 전기 방전의 필라멘트로 바뀌고, 합쳐지면 전도성이 높은 밝은 열 이온화 채널, 즉 계단형 번개 리더가 생성됩니다. 지구 표면을 향한 리더의 움직임은 약 510m/초의 속도로 수십 미터 간격으로 발생하며, 그 후 수십 마이크로초 동안 움직임이 멈추고 빛이 크게 약해집니다. 다음 단계에서 리더는 다시 수십 미터를 전진한다. 밝은 빛이 지나간 모든 단계를 덮습니다. 그런 다음 다시 빛이 멈추고 약해집니다. 리더가 지구 표면으로 이동할 때 이러한 과정이 반복됩니다. 리더가 지면을 향해 이동하면 끝의 전압이 증가하고 그 작용에 따라 지구 표면에 튀어나온 물체에서 응답 스트리머가 방출되어 리더에 연결됩니다. 마지막 단계에서 주 번개 방전은 리더 이온화된 채널을 따라 이어집니다. 주 방전은 수만에서 수십만 암페어의 전류, 리더의 밝기를 눈에 띄게 초과하는 밝기 및 고속이 특징입니다.
영형
처음에는 약 10m/초에 도달하다가 마지막에는 107m/초로 감소합니다. 주 방전 중 채널 온도는 25,000°C를 초과할 수 있습니다. 운하의 길이는 1-10km, 직경은 수cm입니다. 전류 펄스를 통과한 후 채널의 이온화와 글로우가 약해집니다. 그림 2.20에서. 번개 발달의 세 단계가 표시됩니다. 이 사진에서: 1- 뇌운; 2 - 단계 리더 채널; 3 - 채널 크라운; 4 - 채널 헤드의 펄스 코로나; 5 - 주요 순위. 원칙적으로 번개 방전으로부터 전기를 얻는 다음과 같은 주요 방법이 가능합니다.
1928~1933년에 스위스의 제네로소 산(Mount Generoso)에 지구 표면 위 80m 높이의 금속 격자가 매달려 있었습니다. 뇌우가 발생하는 동안 이 그리드는 0.01초 동안 4.5m 길이의 전기 아크를 유지하기에 충분한 전하를 수집했습니다. 이는 수만 암페어의 전류와 약 100만 볼트의 전위차에 해당합니다. 처음에는 이것으로부터 무엇을 얻을 것이라고 가정했습니다.
설치 전압은 가속기의 하전 입자를 가속하는 데 사용됩니다. 그러나 이 아이디어는 강력한 이유로 포기되어야 했다.

쌀. 2.20. 번개 발달의 세 단계

뇌운의 전기적 상태의 가변성과 지금까지 이를 조절할 수 없음. 백열등에 전력을 공급하기 위해 지구 표면 위로 높이 솟아오른 안테나에서 뇌우 중에 흐르는 전류를 사용하려는 시도도 아직 경제적으로 유익한 효과를 가져오지 못했습니다.
뇌운 아래에서 물 분수를 약 70m 높이로 끌어 올린 바다에서의 깊은 폭발의 결과로 구름이 바다로 방출되는 실험이 알려져 있습니다. 또한 뇌운은 로켓에 의해 구름에 전달되는 전선을 사용하여 실제로 지구 표면(바다)으로 방출되었습니다. 일반적으로 로켓이 약 100m 높이까지 상승할 때 방전이 발생했는데, 이는 하한계 높이가 약 1km인 뇌운을 지상으로 방출하기에 충분했다. 번개 채널을 생성하기 위해 레이저뿐만 아니라 싱크로트론에서 얻은 양성자 빔을 사용하려는 시도도 있었습니다. 이러한 방법의 주요 단점은 순전히 기술적 어려움이 많다는 것입니다. 구름에 금속 또는 금속판과 실을 분산시켜 단락 도체와 동시에 마이크로 방전기의 역할을 하는 프로젝트가 있었는데, 구름에 자체 전기장이 존재하기 때문에 충분한 전위 강하가 가능합니다. 코로나 방전이 생성됩니다. 전기적 상태를 변경하기 위해 결정화 시약을 구름에 뿌리는 실험에서는 적절한 조건에서 다음과 같은 결과가 나타났습니다.

구름의 강렬한 전기화를 일으킬 수 있으며 뇌운의 전기적 상태를 제어하는 ​​방법 중 하나는 결정화 과정을 제어하는 ​​것과 관련이 있습니다. 하지만 결과는 이렇습니다
고전력 방전 발생 가능성에 대한 영향은 아직 충분히 결정되지 않았습니다.
러시아 전력기술자들은 인하도체에 전기적으로 연결된 피뢰침을 통해 번개전하를 포착하고, 번개에너지를 수집하는 수단을 통해 접지하고, 전기를 재활용하는 번개에너지 활용 방법을 제안했다.
일반 저장 탱크에서 번개 에너지를 발생시키는 반면, 번개 방전은 예를 들어 전기 번개 스파크 방전의 꾸준히 발전하는 리더를 여기시키기 위해 공기의 무전극 전기 파괴 영역을 생성하는 레이저 방출기에 의해 추가로 시작되고 에너지는 다음을 통해 제거됩니다. 다이오드 브리지가 있는 LC 필터의 공진 회로로 구성된 집전체입니다.
제안된 장치의 전기 회로는 그림 3.20에 나와 있습니다. 이 그림에서: 1- 피뢰침; 2 - 하향 도체; 3- 3섹션 공진 LC 필터; 4 - 일반 저장 용량; 5- 자동 스위치; 6 - 널링 저항; 7 - 소비자로 분기합니다. 각 피뢰침은 지면 위에 매달려 절연체에 고정된 금속 메쉬 형태로 만들어집니다. 인하도체는 2개 이상의 병렬 연결, 직렬 연결 캐스케이드 D로 구성되어 낙뢰 전류를 감소시킵니다. 각 단계는 공통 유도 결합을 통해 서로 연결된 3부분 공진 LC 필터로 구성됩니다. 공통 유도 커플링은 직렬로 연결된 3개의 인덕터 권선으로 구성되며 해당 브리지 정류기가 각 단계의 출력에 연결됩니다. 이 경우 브리지 정류기의 출력은 서로 병렬로 연결되어 공용 저장탱크(CH)에 연결된다. "양수" 출력은 정류기 다이오드를 통해 공통 저장 용량 Сн의 플레이트에 연결됩니다. "마이너스" 출력은 MV 저장 탱크의 다른 플레이트에 연결되고 MV의 출력은 소비자 시스템에 연결됩니다. 소비자 연결을 위해 공통 저장 탱크 MV의 출력에 자동 스위치가 설치되거나
공통 저장 용량에서 축적된 전하를 재설정하는 저항입니다.
지면과 절연된 수직형 도체관을 피뢰침으로 활용하고 내부에 두꺼운 유전체 유리를 거꾸로 삽입해 관의 상부가 유리 가장자리보다 높게 솟아오른 장치도 제안됐다. 접지된 전도성 코팅이 컵 벽의 내부 표면에 적용됩니다. 피뢰침관은 변압기의 1차 권선의 일단에 전기적으로 연결되고, 타단은 접지되어 있다. 1차 권선의 인덕턴스와 전도성 파이프, 유리 벽 및 전도성 코팅에 의해 형성된 커패시턴스가 병렬 발진 회로를 형성합니다. 파이프 피뢰침에 대한 번개 방전은 펄스형 적외선 레이저 빔에 의해 형성되는 확장된 광학 분해에 의해 시작됩니다. 가열빔의 구성과 방향은 제어된 이색거울에 의해 형성되며,
유리 안쪽에 위치. 이 거울은 알려진 광학 위치 방법을 사용하여 뇌운 하부에서 임계 전압 구배가 있는 구역을 식별하는 데 필요한 광학 대기 스캐닝 시스템의 일부로 동시에 작동합니다. 변압기의 2차 권선에서 제거된 에너지는 장치의 모든 시스템에 전력을 공급하는 데 사용되며, 그 중 일부는 소비자에게 전달될 수 있습니다. 전기 에너지를 저장하는 장치. 번개에 맞을 때 피뢰침에서 방출되는 전기 에너지를 축적하고 번개가 칠 때 대기에서 초과분을 추출할 수 있는 장치가 그림 4.20에 나와 있습니다. 이 그림에서: 1- 금속 피뢰침; 2 - 토로이드 코일
인덕턴스; 3 - 일치하는 요소; 4- 접지. 위 그림에서 볼 수 있듯이 이 특허 장치에는 수직으로 장착되고 접지된 피뢰침이 포함되어 있습니다. 또한 피뢰침은 금속 도체 형태로 만들어지며 그 근처에는 전기 에너지를 수집하기 위한 하나 이상의 요소가 있습니다.
전기 에너지를 수집하는 요소에는 인덕턴스 코일이 포함되어 있으며,
반도체 소자와 용량이 직렬로 연결되어 단일 전기 회로를 형성합니다. 이 장치에서 인덕터는 피뢰침 축을 통과하는 평면에 직각으로 배치되고 대칭축이 피뢰침 축과 일치하는 토로이드 형태로 만들어집니다.

대기 물리학 연구소의 중국 과학자들은 번개 에너지를 사용하는 약간 다른 기술을 개발했습니다. 번개를 포착하기 위해 특수 피뢰침이 장착된 로켓이 사용되며 뇌운의 중심으로 발사됩니다. YL-1 로켓은 번개가 치기 몇 분 전에 발사되어야 합니다. 장치 개발자는 “검사 결과 발사 정확도가 70%인 것으로 나타났습니다.”라고 말했습니다. 번개 에너지와 그것이 생산하는 전자기 방사선은 농업 품종의 유전자 변형과 반도체 생산에 사용될 것입니다. 또한, 새로운 기술은 뇌우로 인한 경제적 피해를 크게 줄일 것입니다.
미국 기업 Alt-Holding(Alt-Holding)은 자유 에너지를 활용하는 또 다른 방법을 제안했습니다. 회사의 전문가들은 뇌운에서 전기 방전 중에 생성되는 에너지를 수집하고 활용하는 방법을 개발했다고 주장합니다. 이 프로젝트의 이름은 "Lightning Harvester"였습니다.
2006년부터 eVolo 간행물은 최신 기술과 가장 현대적인 재료를 광범위하게 사용하여 건설된 고층 건물과 초고층 건물을 설계하는 건축가가 참여하는 eVolo Skyscraper Competition이라는 연례 대회를 개최하기 시작했습니다. 또한 대회 주최측은 제출된 프로젝트를 환경 친화성 측면에서 평가하여 특별한 관심을 기울이고 있습니다. 따라서 올해 Evolo Skyscraper Competition 2011에서는 "LO2P Recycling Skyscraper"(인도의 초고층 건물 재활용 업체), "플랫 타워"(대체 에너지) 및 발전소와 갤러리를 결합한 수력 댐 프로젝트에서 상을 받았습니다. 그리고 수족관. 같은 대회에서 세르비아의 건축가와 엔지니어 그룹은 "천상의" 전기를 사용하여 수소를 생산하는 초고층 건물에 대한 특별한 프로젝트를 선보였습니다. 세르비아 팀의 아이디어가 너무 흥미로워서 Khidra의 프로젝트가 명예상을 받았지만 상 중 하나를 받았습니다. 실제로 키드라(Khidra) 초고층 빌딩은 해당 지역을 통과하는 뇌우 전선에서 번개를 잡을 수 있는 고층 건물을 위한 프로젝트입니다. 또한 일반 물을 구성 요소인 수소와 산소로 분리(전기분해)하는 과정에 에너지를 사용할 계획입니다. 따라서 이 구조는 한편으로는 청정 에너지원의 역할을 하고 다른 한편으로는 지구 대기에 산소를 공급하는 또 다른 공급원이 될 것입니다.
번개의 예측 불가능성과 불일치성을 고려하여 프로젝트 작성자는 Khidr "초고층 건물"의 성능을 향상시키는 데 도움이 되는 몇 가지 솔루션을 제안했습니다. 가능한 한 많은 번개 방전을 유인하려면 지구상에서 가장 많은 번개가 치는 지역에 구조물을 설치해야 합니다. 이러한 지역에는 미국(플로리다), 베네수엘라, 콜롬비아, 인도(해당 국가 북부), 인도네시아(말라카 반도) 및 콩고(아프리카)에 위치한 일부 지역이 포함됩니다. 이 지역에서는 영토 1제곱킬로미터당 매년 50~70회 이상의 낙뢰가 발생합니다. 건설을 위한 올바른 위치를 선택하는 것 외에도 열린 공간에 Khidra 프로젝트를 건설하는 것은 성공적인 번개 사냥 가능성을 높이는 데 도움이 됩니다. 그러므로 대도시에 초고층 빌딩이 있다면 대도시에서 가장 높은 건물이 되어야 한다. 그렇지 않으면 번개 중 일부는 이웃의 더 높은 고층 빌딩이나 타워에 끌릴 것입니다. 예를 들어, 이것은 엠파이어 스테이트 빌딩(뉴욕에서 가장 높은 건물)에서 관찰되는데, 이 빌딩만 해도 매년 약 20번의 낙뢰를 당합니다.
세르비아의 "고층 빌딩"이 얼마나 많은 번개를 잡을 수 있을지 미리 예측하기 어려운 것 외에도 이 프로젝트에는 다루기 힘든 다른 문제가 많이 있습니다. 여기에는 높은 작동 온도(최대 27,000°C)와 번개 방전의 막대한 전류 강도(최대 200,000A)가 포함되며, 이는 사용되는 재료에 대한 가장 높은 요구 사항을 제시하며, 또한 막대한 용량과 전례 없는 성능을 갖춘 커패시터를 만들어야 할 필요성도 포함합니다. 형질.
그러나 대기 전기가 산업 네트워크에 들어가기 전에 이를 산업 표준, 즉 주파수 50~60Hz 및 전압 220~550V의 교류로 변환해야 합니다(이 매개변수는 국가마다 전력망에 따라 다릅니다). 즉, 단순히 저장 장치에 낙뢰를 보내는 것만으로는 충분하지 않습니다. 각기 다른 시기에 이 문제에 대한 지하수 저장소를 포함하여 다양한 해결책이 제안되었습니다. 방전 에너지의 영향으로 물은 증기로 변해야하며, 특허 작성자에 따르면 (이러한 계획은 지난 세기 60년대 미국에서 특허를 받았음) 다음과 같이 터빈 블레이드를 회전시켜야 합니다. 고전적인 화력 및 원자력 발전소에서. 그러나 그러한 발전기의 효율은 극히 낮습니다. 현재 강력한 전기 커패시터가 개발되었습니다. 수개월 동안 축적된 에너지를 저장할 수 있는 대용량 저장 장치와 효율이 85%에 근접하는 고속 사이리스터를 기반으로 하는 AC 변환기가 있습니다. 두 번째 문제는 뇌우의 상대적 예측 불가능성과 고르지 못한 분포입니다. 물론 가장 큰 뇌우 활동은 적도 근처에서 관찰되지만 이러한 위도에서 발생하는 방전은 뇌운과 지면 사이가 아니라 구름이나 구름 일부 사이에서 가장 자주 발생합니다. 물론 중앙아프리카에는 연간 평방킬로미터당 70번 이상의 번개가 치는 넓은 지역이 있습니다. 미국에는 콜로라도 주와 플로리다 주에 그러한 구역이 있습니다. 그러나 여전히 이들은 꽤 지역적인 지역입니다. 한편, 대기전력은 이론적으로 지구상 어디에서나 이용 가능하다.
TRMM(미국 열대 강수량 측정 임무) 위성과 협력하는 전문가들이 최근 성과 중 하나에 대한 보고서를 발표했습니다. 수년간의 관찰 끝에 TRMM은 연간 특정 지역의 각 평방 킬로미터에서 발생하는 눈부신 방전 횟수에 따라 번개 빈도에 대한 글로벌 지도를 작성했습니다. 아프리카 대륙 중부에는 연간 평방킬로미터당 70번 이상의 낙뢰가 발생하는 지역이 있습니다. "번개"공장 건설이 계획되어 있습니다. 동시에 개발자들은 "번개" 발전소가 4~7년 안에 투자 비용을 회수할 것이라고 믿습니다.
번개 방전의 형성 및 형성에 대한 상당히 잘 연구된 특성에도 불구하고 시간이 지남에 따라 새로운 실험 데이터가 나타납니다. 그래서 1989년에 새로운 유형의 전기 방전 또는 스프라이트가 발견되었습니다. 이러한 방전은 전리층에서 형성되어 40-50km 거리의 ​​뇌운을 향해 위에서 아래로 공격하지만 도달하기 전에 사라집니다. 심지어 2002년 남중국해에서 여러 번의 뇌우가 발생했을 때 국립 대만 청쿵 대학교(National Taiwan Cheng Kung University)의 과학자들은 낯선 번개도 관찰했습니다. 대기 전기의 방전은 뇌운에서 대기의 상층부로 아래쪽이 아니라 위쪽으로 발생합니다. 가지 모양의 번개는 크기가 거대했습니다. 길이 80km의 빛나는 지그재그가 95km 위로 올라갔습니다. 방전은 1초 미만 동안 지속되었으며 저주파 무선 방출이 동반되었습니다.
통제 질문
"뇌우"라고 불리는 자연 현상은 무엇입니까?
구름의 전기화는 어떤 현상으로 인해 발생하는가?
지상 번개의 개발 과정은 무엇입니까?
번개 방전으로 전기를 생성하는 근본적으로 가능한 방법은 무엇입니까?
피뢰침으로 사용되도록 제안된 장치는 무엇입니까?
지구상에서 가장 많은 낙뢰를 경험하는 지역은 어디입니까?
번개 에너지의 사용은 세계 어느 나라에서 시작됩니까?