Surse alternative de energie. Centrală electrică cu fulgere. Captarea energiei fulgerului Utilizarea energiei fulgerului

25.04.2018

Această direcție poate fi numită încă teoretică. Esența sa este să capteze energia fulgerului și apoi să o redirecționeze către rețeaua electrică. Această sursă de energie este regenerabilă; experții o clasifică drept alternativă, cu alte cuvinte, ecologică.

După cum ne amintim de la școală, formarea fulgerului este un proces destul de complex. Din norii electrificați, descărcarea principală, formată din avalanșe de electroni combinați în streamere (descărcări), se repezi spre pământ. În spatele acestei descărcări conducătoare se formează un canal ionizat fierbinte. La rândul său, descărcarea principală a fulgerului se deplasează de-a lungul acestui canal în direcția de la Pământ, care iese de la suprafață sub influența unui câmp electric puternic. Procesul se desfășoară cu viteza fulgerului, repetându-se de mai multe ori într-o fracțiune de secundă. Sarcina principală este de a captura această descărcare și de a o direcționa către rețeaua electrică.

Despre beneficii

Oamenii sunt interesați de electricitatea cerească de foarte mult timp. Merită să ne amintim de Benjamin Franklin, care în experimentele sale a zburat cu zmeie în timpul unei furtuni și, ca urmare, și-a dat seama că colectau sarcini electrice.

Dacă vorbim despre energia fulgerului, atunci o descărcare conține cinci miliarde de jouli de energie pură, echivalentul a 145 de litri de benzină. Oamenii de știință au calculat că un fulger poate furniza energie populației Statelor Unite pentru 20 de minute. Și dacă te gândești că în fiecare an un miliard și jumătate de descărcări lovește întregul Pământ (de la 40 la 50 de descărcări pe secundă), atunci perspectivele sunt cu adevărat uimitoare.

Despre experimente

Reprezentanții Alternative Energy Holdings au făcut o declarație în 2006 că au creat cu succes un design prototip care ar putea fi folosit pentru a arăta în mod clar cum fulgerul este captat și convertit în energie pentru nevoile casnice. După cum a spus Alternative Energy Holdings, analogul industrial actual se poate amortiza în 4-7 ani dacă costul de vânzare cu amănuntul al energiei este de 0,005 USD per kilowatt/oră. Dar seria de experimente efectuate se pare că nu a demonstrat rezultate impresionante, iar liderii de proiect au încheiat-o. După care energia fulgerului și a energiei bombă atomică au fost plasate pe un rând (după Martin A. Umani).

Câțiva ani mai târziu (în 2013), angajații Universității din Southampton au simulat în laborator o încărcare artificială care a coincis cu parametrii fulgerului natural. Folosind echipamente relativ simple, oamenii de știință au reușit să capteze încărcarea și să o folosească pentru a încărca complet bateria unui smartphone în câteva minute.

Despre perspective

Fermele pentru „prinderea” fulgerelor sunt încă doar un vis. Ele ar putea produce la nesfârșit energie ieftină, fără a dăuna mediului. Principala problemă care împiedică dezvoltarea acestei direcții este imposibilitatea de a prezice locul și ora următoarei furtuni. Adică, chiar și în locurile cu un număr maxim stabilit de lovituri de fulgere, este necesar să instalați un număr mare de „capcane”.

Există și alte probleme care sunt următoarele:

fulgerul este o explozie scurtă de energie care durează o fracțiune de secundă care trebuie stăpânită foarte repede. Această problemă poate fi rezolvată cu condensatoare puternice. Cu toate acestea, astfel de dispozitive nu au fost încă create și, dacă vor fi dezvoltate în viitor, vor fi foarte scumpe. Este posibil să se utilizeze diverse sisteme oscilatoare cu prezența circuitelor de tipul 2 și 3, care fac posibilă potrivirea sarcinii cu rezistența internă a generatoarelor;
fulgerul se poate forma din energia acumulată în partea superioară și părțile inferioare nori În primul caz vor fi pozitive, în al doilea - negative. Acest lucru trebuie luat în considerare și la echiparea unei ferme de fulgere. În plus, „prinderea” unei încărcări cu un semn plus va necesita energie suplimentară, o dovadă clară a acesteia este candelabru Chizhevsky;
De asemenea, taxele variază foarte mult în ceea ce privește puterea lor. Pentru majoritatea fulgerelor, acest parametru variază de la 5 la 20 kA, dar pentru unele fulgere poate ajunge la 200 kA. Pentru uz casnic, fiecare dintre categorii trebuie să fie standardizată (50-60 Hz, 220 V);
ionii încărcați într-un metru cub de atmosferă au o densitate scăzută, iar rezistența aerului, dimpotrivă, este mare. Acest lucru sugerează că pentru a capta fulgerul sunt necesari electrozi ionizați, ridicați deasupra solului în măsura maximă, cu toate acestea, captează și energie doar sub formă de microcurenți. Dar dacă electrodul este situat prea sus (adică aproape de nori), atunci fulgerul se poate forma spontan, cu alte cuvinte, va avea loc o creștere puternică și de scurtă durată a tensiunii, creând un risc de defecțiune a echipamentului.

Și totuși astfel de probleme nu îi oprește pe oamenii care visează să creeze ferme fulger. La urma urmei, visul de a îmblânzi natura și de a obține acces la resurse de energie regenerabilă există de sute de ani și devine din ce în ce mai real.

O furtună este o descărcare de electricitate atmosferică sub formă de fulgere însoțită de tunete.

O furtună este unul dintre cele mai maiestuoase fenomene din atmosferă. Face o impresie deosebit de puternică când trece, așa cum se spune, „drept deasupra capului tău”. Tunetul urmează loviturii simultan cu fulgere în vânt puternic și ploi abundente.

Tunetul este un fel de explozie de aer când, sub influența temperaturii ridicate a fulgerului (aproximativ 20.000°), se extinde instantaneu și apoi se contractă din cauza răcirii.

Fulgerul liniar este o scânteie electrică uriașă lungă de câțiva kilometri. Apariția sa este însoțită de o prăbușire asurzitoare (tunet).

Oamenii de știință au observat cu atenție și au încercat să studieze fulgerele. Natura sa electrică a fost descoperită de fizicianul american V. Franklin și naturalistul rus M.V.

Când se formează un nor puternic, cu picături mari de ploaie, curenți puternici și inegale de aer încep să zdrobească picăturile de ploaie din partea inferioară. Particulele exterioare separate ale picăturilor poartă o sarcină negativă, iar miezul rămas se dovedește a fi încărcat pozitiv. Picăturile mici sunt ușor transportate în sus de fluxul de aer și încarcă straturile superioare ale norului cu electricitate negativă; picături mari se adună în partea de jos a norului și devin încărcate pozitiv. Puterea unei descărcări de fulger depinde de puterea fluxului de aer. Aceasta este schema pentru electrificarea unui nor. În realitate, acest proces este mult mai complicat.

Fulgerele provoacă adesea incendii, distrug clădiri, deteriorează liniile electrice și perturbă circulația trenurilor electrice. Pentru a combate efectele nocive ale fulgerului, este necesar să-l „prindeți” și să îl studiați cu atenție în laborator. Acest lucru nu este ușor de făcut: la urma urmei, fulgerul pătrunde în cea mai puternică izolație și experimentele cu aceasta sunt periculoase. Și totuși oamenii de știință fac față cu brio acestei sarcini. Pentru a prinde fulgerele, în laboratoarele de furtuni montane se instalează o antenă de până la 1 km lungime între marginile munților sau între munte și catargele laboratorului. Fulgerul lovește astfel de antene.

După ce a lovit pantograful, fulgerul călătorește de-a lungul unui cablu în laborator, trece prin dispozitivele automate de înregistrare și intră imediat în pământ. Mașinile forțează fulgerul să „semneze” pe hârtie. Acest lucru face posibilă măsurarea tensiunii și curentului fulgerului, a duratei unei descărcări electrice și multe altele.

S-a dovedit că fulgerul are o tensiune de 100 de milioane de volți sau mai mult, iar curentul ajunge la 200 de mii de amperi. Pentru comparație, subliniem că liniile de transport de energie electrică folosesc tensiuni de zeci și sute de mii de volți, iar puterea curentului este exprimată în sute și mii de amperi. Dar într-un singur fulger, cantitatea de electricitate este mică, deoarece durata acesteia este de obicei calculată în mici fracțiuni de secundă. Un fulger ar fi suficient pentru a alimenta un singur bec de 100 de wați timp de 24 de ore.

Cu toate acestea, folosirea „prinderilor” îi obligă pe oamenii de știință să aștepte loviturile de fulger, iar acestea nu sunt atât de frecvente. Pentru cercetare, este mult mai convenabil să creați fulgere artificial în laboratoare. Folosind echipamente speciale, oamenii de știință au reușit să obțină o tensiune electrică de până la 5 milioane de volți pentru o perioadă scurtă de timp. Descărcarea de energie electrică a produs scântei lungi de până la 15 metri și a fost însoțită de un accident asurzitor.

Fotografia ajută la studiul fulgerului. Pentru a face acest lucru, într-o noapte întunecată, îndreptați obiectivul camerei către un nor de tunsoare și lăsați camera deschisă pentru un timp. După fulger, obiectivul camerei este închis și fotografia este gata. Dar o astfel de fotografie nu oferă o imagine a dezvoltării părților individuale ale fulgerului, așa că sunt folosite camere speciale rotative. Este necesar ca mecanismul dispozitivului să se rotească suficient de repede atunci când faceți fotografii (1000-1500 rpm), apoi părți individuale ale fulgerului vor apărea în imagine. Ele vor arăta în ce direcție și cu ce viteză s-a dezvoltat descărcarea.

Există mai multe tipuri de fulgere

Fulgerul plat arată ca un fulger electric pe suprafața norilor.

Fulgerul liniar este o scânteie electrică gigantică, foarte întortocheată și cu numeroase ramuri. Lungimea unui astfel de fulger este de 2-3 km, dar poate fi de până la 10 km sau mai mult. Fulgerul liniar este foarte puternic. Desparte copacii înalți, uneori infectează oamenii, iar când lovește clădirile din lemn, provoacă adesea incendii.

Fulger imprecis - fulger punctat strălucitor care rulează pe un fundal de nori. Aceasta este o formă foarte rară de fulger.

Fulgerul în formă de rachetă se dezvoltă foarte lent, descărcarea sa durează 1-1,5 secunde.

Cea mai rară formă de fulger este fulgerul cu bile. Este o masă luminoasă rotundă. Într-o încăpere închisă, s-au observat fulgere cu minge de mărimea unui pumn și chiar a unui cap, iar într-o atmosferă liberă cu un diametru de până la 20 m, de obicei, fulgerul cu minge dispare fără urmă, dar uneori explodează cu un accident groaznic. Când apare un fulger cu bile, se aude un șuierat sau un bâzâit, se pare că fierbe, împrăștiind scântei; După ce dispare, o ceață rămâne adesea în aer. Durata fulgerului cu minge este de la o secundă la câteva minute. Mișcarea sa este asociată cu curenții de aer, dar în unele cazuri se mișcă independent. Fulgerele cu bile apar în timpul furtunilor puternice.

fulger cu minge apare sub influența unei descărcări liniare de fulger, atunci când ionizarea și disocierea volumului de aer obișnuit au loc în aer. Ambele procese sunt însoțite de absorbția unor cantități uriașe de energie. Fulgerul cu minge, în esență, nu are dreptul să fie numit fulger: la urma urmei, este pur și simplu aer cald încărcat cu energie electrică. O grămadă de aer încărcat își renunță treptat energia la electronii liberi din straturile de aer din jur. Dacă mingea își renunță la energia pentru a străluci, atunci pur și simplu dispare: se transformă înapoi în aer obișnuit. Când pe drum, mingea întâlnește substanțe care acționează ca agenți patogeni, ea explodează. Astfel de agenți patogeni pot fi oxizi de azot și carbon sub formă de fum, praf, funingine etc.

Temperatura fulgerului cu minge este de aproximativ 5000°. De asemenea, se calculează că energia exploziei fulgerului cu minge este de 50-60 de ori mai mare decât energia exploziei prafului de pușcă fără fum.

În timpul furtunilor puternice sunt foarte multe fulgere. Deci, în timpul unei furtuni, un observator a numărat 1 mie de fulgere în 15 minute. În timpul unei furtuni în Africa, s-au înregistrat 7 mii de fulgere într-o oră.

Pentru a proteja clădirile și alte structuri de trăsnet, se folosește un paratrăsnet sau, așa cum se numește acum corect, un paratrăsnet. Aceasta este o tijă de metal conectată la un fir bine împământat.

Pentru a vă proteja de fulgere, nu stați sub copacii înalți, în special pe cei care stau singuri, deoarece fulgerele îi lovesc adesea. Stejarul este foarte periculos în acest sens, deoarece rădăcinile lui intră adânc în pământ. Nu ar trebui să te refugiezi niciodată în cărți de fân și snopi. Într-un câmp deschis, mai ales în locuri înalte, în timpul unei furtuni puternice, o persoană care merge este expusă unui mare risc de a fi lovită de fulger. În astfel de cazuri, se recomandă să vă așezați pe pământ și să așteptați furtuna.

Înainte de a începe o furtună, este necesar să eliminați curenții din cameră și să închideți toate coșurile de fum. În zonele rurale, nu trebuie să vorbiți la telefon, mai ales în timpul furtunilor puternice. De obicei, centralele noastre telefonice din mediul rural nu se mai conectează în acest moment. Antenele radio trebuie să fie întotdeauna legate la pământ în timpul furtunilor.

Dacă are loc un accident - cineva este șocat de fulger, este necesar să se acorde imediat primul ajutor victimei (respirație artificială, perfuzii speciale etc.). În unele locuri există o superstiție dăunătoare că cineva lovit de fulger poate fi ajutat prin îngroparea corpului în pământ. Acest lucru nu trebuie făcut niciodată: o persoană rănită de fulger are nevoie în special de un flux de aer sporit către corp.

Pur și simplu despre complex – Surse de energie – Furtuni (fulgere)

Galerie de imagini, poze, fotografii.
Furtunile și fulgerele ca surse de energie - fundamente, oportunități, perspective, dezvoltare.
Fapte interesante, informații utile.
Știri verzi - Furtuni și fulgere ca surse de energie.
Legături către materiale și surse – Surse de energie – Furtuni (fulgere).

Oricine a citit vreodată despre tensiunile și curenții enorme dintr-un canal de fulger liniar s-a întrebat: este posibil să prinzi cumva aceste fulgere și să le transportăm în rețelele energetice? Pentru a alimenta frigidere, becuri, prăjitoare de pâine și altele mașini de spălat. Discuțiile despre astfel de stații au loc de mulți ani, dar este posibil ca anul viitor să vedem în sfârșit un exemplu funcțional de „colector de fulgere”.

După ce ați aprofundat în literatura științifico-fantastică, probabil că puteți da peste ceva similar. Și, credem noi, au fost făcute o mulțime de cereri de brevet diferite pe această temă. Dar implementarea reală nu se vede nicăieri.

Sunt foarte multe probleme aici. Fulgerul, din păcate, este un furnizor prea nesigur de energie electrică. Cu greu se poate prezice din timp unde va avea loc o furtună. Și așteptarea ei într-un singur loc este mult timp. În plus, fulgerul produce tensiuni de ordinul a sute de milioane de volți și curenți de vârf de până la 200 kiloamperi (în unele fulgere măsurate; de obicei 5-20 kiloamperi).

Pentru a se „hrăni” cu fulger, energia lor trebuie în mod clar să fie acumulată undeva în acele miimi de secundă pe care durează faza principală a descărcării (o lovitură de fulger, care pare instantanee, constă de fapt din mai multe faze), apoi încet. fi eliberat în rețea, transformându-se simultan la curent alternativ standard de 220 volți și 50 sau 60 hertzi.

Rețineți că în timpul unei descărcări de fulgere are loc un proces destul de complex. În primul rând, o descărcare de conducere formată din avalanșe de electroni se năpustește din nor spre sol (nu luăm în considerare fulgerele intra-nori), care se contopesc în descărcări, numite și streamers. Liderul creează un canal ionizat fierbinte prin care descărcarea principală a fulgerului, ruptă de la suprafața Pământului de un câmp electric puternic, circulă în direcția opusă.

Dar trebuie să adăugăm, de asemenea, că acele fulgere care circulă între nori și sol sunt împărțite în două tipuri „oglindă”: unele sunt cauzate de descărcări negative care se acumulează în partea inferioară a norului de tunete, iar altele sunt cauzate de descărcări pozitive care se acumulează. în partea sa superioară. Adevărat, cel de-al doilea tip apare de la 4 (la latitudini medii) la 17 (la tropice) ori mai puțin frecvent decât descărcările de primul tip (fulger negativ). Dar această diferență trebuie să fie luată în considerare la proiectarea colectoarelor cerești de electricitate.

Din păcate, susținătorii fermelor de fulgere uită să menționeze că sute de turnuri de oțel, care ar putea fi necesare pentru a colecta efectiv o parte semnificativă a fulgerelor în timpul unei furtuni pe o zonă decentă, nu vor decora în niciun fel această zonă (în imagine - doar niște catarge de oțel, fotografie de Arek Daniel).

După cum puteți vedea, există multe probleme. Atunci merită să te implici cu fulgerul? Dacă instalați o astfel de stație într-o zonă în care fulgerele lovesc mult mai des decât de obicei, probabil că va exista un anumit beneficiu. Potrivit unor rapoarte, cu o furtună puternică, când fulgerele lovesc continuu unul după altul, o astfel de cantitate de energie poate fi eliberată încât să fie suficientă pentru a furniza energie electrică întregii Statelor Unite timp de 20 de minute.

Desigur, indiferent de ce fel de stație de captare a fulgerelor vom veni, eficiența sa în conversia curentului va fi departe de 100% și, aparent, nu va fi posibil să prindem toate fulgerele care lovesc în vecinătatea ferma fulgerului.

Dar totuși, dacă s-au petrecut furtuni peste stație măcar o dată pe săptămână... Stai, la orice oră, pe planeta noastră sunt 2 mii de furtuni! Ispititor?

Da. Doar aceste furtuni sunt distribuite pe o zonă atât de mare încât perspectivele de a prinde fulgerul „de coadă” devin imediat cețoase.

Pe de altă parte, furtunile au loc foarte inegal pe Pământ. De exemplu, inovatorii americani care se gândesc să strângă fulgere privesc de mult în Florida: există o zonă acolo care este renumită ca loc favorizat de săgețile cerești.

Africa este și mai norocoasă. Chiar zilele trecute, specialiștii care lucrează cu satelitul American Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) au publicat un raport despre una dintre cele mai recente realizări ale acestui satelit.

După ce a efectuat mulți ani de observații, TRMM (cu mâinile specialiștilor, desigur) a „compilat” o hartă mondială a frecvenței fulgerelor, colorând cutare sau cutare parte a Pământului în funcție de numărul de descărcări orbitoare care au loc pe fiecare kilometru pătrat. dintr-o anumită zonă pe an.

După cum se poate observa din figură, în partea centrală a continentului african există o zonă destul de mare în care se produc peste 70 de fulgere pe kilometru pătrat pe an!

Frecvența fulgerelor în lume. Scara din dreapta este gradată în unități pe kilometru pătrat pe an, în medie pe 11 ani de observații de la satelitul TRMM (ilustrare NASA/MSFC).

Adevărat, atunci când te uiți la această hartă, trebuie să ții cont de faptul că la tropice și mai aproape de ecuator, o mare parte din toate fulgerele care au loc au loc între nori sau diferite părți ale aceluiași nor, dar la latitudinile mijlocii, pe dimpotrivă, o proporție semnificativă din numărul total de fulgere de furtună este alcătuită din descărcări „împământate”. Se pare că nu totul este pierdut pentru Rusia, iar Africa Centrală (datorită numărului total considerabil de lovituri de fulgere) poate conta pe succes în recoltarea unei astfel de recolte exotice.

Dar deocamdată tot mai mulți inventatori din Statele Unite vin cu astfel de proiecte.

De exemplu, compania americană Alternative Energy Holdings, împărtășind planurile sale de dezvoltare, raportează că va face lumea fericită cu o centrală electrică ecologică care generează curent la un preț ridicol de 0,005 USD per kilowatt-oră.

Cum anume intenționează compania să colecteze energia de descărcare nu este specificat. Se poate doar presupune că vorbim de paratrăsnet echipate cu seturi gigantice de supercondensatori și convertoare de tensiune.

Apropo, în momente diferite, diferiți inventatori au propus cele mai neobișnuite dispozitive de stocare - de la rezervoare subterane cu metal care se topeau de la fulgerul care lovește paratrăsnetul și încălzește apa, a cărei abur ar roti turbina, până la electrolizoare care descompun apa în oxigen și hidrogen. cu descărcări de fulgere . Dar credem că cel puțin un succes posibil vine din sisteme mai simple.

Totuși, vom vedea. Alternative Energy Holdings, ceea ce este drăguț, nu se limitează la discuții generale despre viitorul strălucit (depărtat) al energiei fulgerelor, ci afirmă că va construi primul prototip funcțional al unei astfel de stații, capabil să acumuleze energia descărcărilor fulgerelor, deja în 2007.

Compania intentioneaza sa isi testeze instalatia in sezonul furtunilor (adica vara) anul viitor, intr-unul din locurile in care fulgerele lovesc mai des decat de obicei. În același timp, dezvoltatorii dispozitivului de stocare cred cu optimism că centrala electrică „fulger” se va amortiza în 4-7 ani.

De obicei, când oamenii vorbesc despre energie alternativă, se referă în mod tradițional la instalații pentru producerea de energie electrică din surse regenerabile – lumina soarelui și vântul. Cu toate acestea, statisticile exclud crearea de energie electrică la centralele hidroelectrice, stațiile care folosesc puterea mareelor și oceanelor și centralele geotermale. Deși, aceste surse de energie sunt considerate și regenerabile. Dar sunt clasice și sunt folosite la scară industrială de mulți, mulți ani.

O sursă de energie alternativă este considerată o resursă regenerabilă ea înlocuiește sursele clasice de energie care funcționează cu petrol, gaze naturale extrase și cărbune, care, atunci când sunt arse, eliberează dioxid de carbon în atmosferă, ceea ce contribuie la creșterea efectului de seră și încălzire globală.
Motivul principal pentru căutarea surselor alternative de energie este necesitatea de a o obține din energia resurselor și fenomenelor naturale regenerabile sau practic inepuizabile. Printre altele, pot fi luate în considerare compatibilitatea cu mediul și eficiența.

Principalele surse de energie pentru acest tip de sistem sunt considerate a fi energia Soarelui, vântul și starea naturală a solului de la suprafața Pământului (pentru pompele termice solului). Folosind surse regenerabile de energie, influențăm semnificativ mediul și criza energetică de pe Pământ, câștigăm, de asemenea, autonomie față de tipurile convenționale de energie, economii semnificative de costuri și încredere în viitor.

Industriile de energie alternativă

Energie solara

Centralele solare sunt una dintre cele mai comune de pe planetă, funcționând în peste 80 de țări din întreaga lume și folosind o sursă inepuizabilă de energie - lumina soarelui.
În timpul generării de energie electrică și, dacă este necesar, de asemenea, de căldură pentru încălzirea locuințelor și furnizarea de apă caldă, practic nu provoacă daune mediului.

Energia solară este foarte dependentă de vreme și de ora zilei: într-o zi înnorată și, mai ales, noaptea nu se va putea obține energie electrică. Trebuie să achiziționați baterii, ceea ce crește costul instalării panourilor solare, de exemplu, într-o casă de țară, și cine creează momente nefavorabile pt. mediu inconjurator din cauza necesității de a arunca aceleași baterii uzate.
Pe lângă fotocelule și baterii foto, colectoarele solare și încălzitoarele solare de apă sunt utilizate pe scară largă atât pentru încălzirea apei pentru încălzire, cât și pentru generarea de energie electrică.
Germania, Japonia și Spania sunt considerate favorite în popularizarea energiei solare. Este clar că aici au superioritate puterile sudice, unde practic soarele strălucește fierbinte atât iarna, cât și vara.

Putere eoliana

Energia eoliană este clasificată ca o formă regenerabilă de energie deoarece este considerată o consecință a activității Soarelui. Energia eoliană este considerată o industrie în plină expansiune. Până la începutul anului 2014, capacitatea totală a tuturor turbinelor eoliene era de aproximativ 320 gigawați!
Primele cinci țări în producția globală de energie electrică din vânt sunt China, SUA, Germania, Danemarca și Portugalia.
Aici, din nou, aproape totul depinde de condițiile meteo: în unele țări vântul nu se potolește nici măcar o clipă, în altele, dimpotrivă, este calm de cele mai multe ori.

Energia eoliană are atât avantaje semnificative, cât și dezavantaje la fel de semnificative. În comparație cu panourile solare, turbinele eoliene sunt ieftine și nu depind de ora din zi, motiv pentru care se găsesc adesea în zonele suburbane. Generatoarele eoliene au un singur dezavantaj semnificativ - sunt destul de zgomotoase. Instalarea unor astfel de echipamente va trebui să fie coordonată nu numai cu rudele, ci și cu locuitorii caselor din apropiere.

Energie geotermală

În zonele cu activitate vulcanică, unde apele subterane se pot încălzi peste punctul de fierbere, este optim să se construiască centrale termice geotermale (GeoTES).
Este folosit atat pentru incalzirea apei pentru incalzire, dar si pentru producerea energiei electrice. Centralele geotermale generează cea mai mare parte a energiei electrice în America Centrală, Filipine și Islanda; Islanda, printre altele, este un exemplu de putere în care apele termale sunt utilizate pe scară largă pentru încălzire.

Un mare avantaj al energiei geotermale este inepuizabilitatea sa virtuală și autonomia absolută față de condițiile de mediu, ora din zi și anul.
Există următoarele posibilități fundamentale de utilizare a căldurii din adâncurile pământului. Apa sau un amestec de apă și abur, în funcție de temperatura acestora, poate fi folosită pentru furnizarea și încălzirea cu apă caldă, pentru generarea de energie electrică sau pentru toate aceste scopuri deodată. Este de dorit să se utilizeze căldura la temperatură înaltă a regiunii perivulcanice și rocile uscate pentru a genera energie electrică și aprovizionare cu căldură. Proiectarea stației depinde de ce sursă de energie geotermală este utilizată.
Principala problemă care apare la utilizarea apelor termale subterane este necesitatea unui ciclu repetabil de alimentare (injecție) cu apă (în mod tradițional apă uzată) în acviferul subteran. Apele termale contin multe saruri ale diferitelor metale toxice (de exemplu, bor, plumb, zinc, cadmiu, arsen) si compusi chimici (amoniac, hidroxibenzen), care impiedica deversarea acestor ape in sistemele naturale de apa situate la suprafata.

Hidroenergie alternativă

Utilizarea non-standard a resurselor acvatice ale planetei pentru generarea de energie implică trei tipuri de centrale electrice: valuri, maree și cascadă. În același timp, primele sunt considerate cele mai promițătoare: puterea medie a valurilor a oceanelor lumii este estimată la 15 kW pe metru, iar cu înălțimi ale valurilor de peste doi metri, puterea de vârf poate ajunge până la 80 kW/m. .
Principala caracteristică a centralelor cu valuri este dificultatea de a converti mișcarea undelor „în sus și în jos” în rotația discului generatorului, dar evoluțiile moderne găsesc treptat soluții la această problemă.

Centralele mareomotrice au mult mai puțină putere decât centralele cu valuri, dar sunt mult mai ușor și mai confortabil de construit în zona de coastă a mărilor. Forțele gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui înlocuiesc nivelul apei din mare de două ori pe zi (diferența poate ajunge la 2 zeci de metri), ceea ce face posibilă utilizarea energiei fluxurilor și refluxurilor pentru a genera electricitate.

Biocombustibil

Biocombustibilul este un combustibil obținut din materii prime vegetale sau animale, deșeuri ale organismelor sau deșeuri industriale organice. Există biocombustibili lichizi (pentru motoarele cu ardere internă, de exemplu, etanol, metanol, biodiesel), biocombustibili solizi (lemn de foc, brichete, pelete de combustibil, așchii de lemn, iarbă, coji) și gazoși (gaz de sinteză, biogaz, hidrogen).
Biocarburanții lichizi, solizi și gazoși pot deveni un înlocuitor nu numai pentru sursele convenționale de energie electrică, ci și pentru combustibil. Spre deosebire de petrol și gaze naturale, ale căror rezerve nu pot fi restabilite, biocombustibilii pot fi produși în condiții sintetice.

Perspectiva este pentru biocombustibili lichizi și gazoși: biodiesel, bioetanol, biogaz și gaz de sinteză. Toate sunt produse pe baza de plante bogate în zahăr sau grăsimi: trestie dulce, porumb și chiar fitoplancton marin. Ultima opțiune are posibilități infinite: cultivarea plantelor acvatice în condiții sintetice nu este o chestiune dificilă.

Energia fulgerului

Fulgerul este considerat o sursă de energie extrem de nesigură, deoarece este imposibil de prezis din timp unde și cât de curând va avea loc o furtună.
O altă problemă cu energia fulgerului este că descărcarea fulgerului durează o fracțiune de secundă și, în consecință, energia acestuia trebuie stocată destul de repede. Pentru a obține rezultatul dorit, sunt necesari condensatori masivi și scumpi. Printre altele, pot fi utilizate diferite sisteme oscilatoare cu circuite din a doua și a treia familie, unde este posibilă potrivirea sarcinii cu rezistența internă a generatorului.

Fulgerul este considerat un proces electric complex și este împărțit în mai multe tipuri: negativ - se acumulează în partea inferioară a norului și pozitiv - se acumulează în partea superioară a norului. Acest lucru trebuie luat în considerare și la dezvoltarea receptorilor de fulgere.
Potrivit oamenilor de știință, o furtună puternică eliberează aproximativ la fel de multă energie cât consumă populația medie din SUA în 20 de minute.

Energia hidrogenului

Un tip de energie alternativă bazată pe utilizarea hidrogenului ca mijloc de acumulare, transport și consum de energie de către oameni, infrastructura de transport rutier și diverse zone de producție. Hidrogenul a fost ales dintr-un motiv și pentru că este cel mai comun element de pe suprafața pământului și în spațiu, căldura de ardere a hidrogenului este mai mare, iar produsul arderii în oxigen este apa (care este din nou introdusă în circulaţia energiei hidrogenului).

Astăzi, producția de hidrogen va necesita mai multă energie decât poate fi obținută din utilizarea lui, prin urmare este imposibil să îl considerăm o sursă de energie. Este considerat doar un mijloc de stocare și livrare a energiei.
Există însă și un mare pericol de producere în masă a hidrogenului, dacă hidrogenul se scurge dintr-un cilindru sau din alte rezervoare de stocare, fiind mai ușor decât aerul, acesta va părăsi irevocabil atmosfera Pământului, ceea ce, odată cu utilizarea masivă a tehnologiei, poate duce la un pierderea globală de apă dacă hidrogenul este produs prin electroliza apei.

Energia spațială

Acesta prevede utilizarea energiei solare pentru a genera energie electrică, din centralele electrice situate pe orbita Pământului sau pe Lună, electricitatea de la care va fi transmisă pe Pământ sub formă de radiații cu microunde. Poate contribui la încălzirea globală. Încă nu se aplică.

Începând cu 2012, energia alternativă (fără a lua în considerare hidroenergia) a reprezentat 5,1% din toată energia consumată de umanitate.

O furtună este un fenomen atmosferic în care descărcări electrice cu scântei multiple - fulgere - se produc în nori cumuluși aflați la o altitudine de 7-15 km, însoțiți de tunete, averse, grindină și vânt sporit. Conform conceptelor moderne, electrificarea norilor are loc din cauza frecării cristalelor de gheață cu un amestec de vapori de apă și picături mici de apă. Separare sarcini electrice iar formarea unui câmp electric are loc numai cu curenți verticali intensi în sus și în jos.
Pentru a clarifica problema utilizării energiei descărcărilor fulgerelor, să ne uităm pe scurt la principalele opinii moderne despre fenomenele fulgerelor. În prezent, întrebarea cu privire la modul în care picăturile de apă și cristalele de gheață din norii cu tunete primesc o taxă nu a fost complet rezolvată. Un grup de oameni de știință consideră că picăturile de gheață și cristalele captează sarcina din aer, un alt grup consideră că acestea sunt încărcate prin schimbul de sarcină la contactul unul cu celălalt. În urma unor studii experimentale, s-a stabilit că partea de apă a norului se extinde de la marginea inferioară a norului de tunete până la stratul cu o temperatură de 00C. În regiunea cu temperaturi între 00C și 150C, apa și gheața coexistă, iar sub 150C norul este de obicei format doar din cristale de gheață. Partea picăturii a norului are în principal o sarcină negativă, în timp ce partea înghețată are o sarcină pozitivă. La latitudinile mijlocii, centrul sarcinii negative a unui nor de tunete este situat la o altitudine de aproximativ 3 km, iar centrul sarcinii pozitive se află aproximativ la o altitudine de 6 km. Intensitatea câmpului electric în interiorul unui nor de tunete este de 100-300 volți/cm, dar înainte de o descărcare de fulger în volume mici individuale poate ajunge până la 1.600 de volți/cm. Procesul furtunii este imposibil fără separarea sarcinilor din nor prin convecție. Câmpul de convecție din nori se descompune în mai multe celule (în unele furtuni până la 8). Fiecare celulă convectivă trece printr-o etapă de inițiere, maturitate și dezintegrare. În timpul etapei de nucleare predomină curenții ascendente în întreaga celulă convectivă. În unele cazuri, viteza debitelor ascendente poate ajunge la 30 m/sec, dar în general este de 10-12 m/sec. O celulă convectivă matură se caracterizează prin dezvoltarea curenților ascendenți și descendenți, a activității electrice (lovituri de fulgere) și a precipitațiilor. O astfel de celulă are un diametru orizontal de 2-8 km și se extinde în înălțime până la un nivel cu o temperatură de 40C. În stadiul de dezintegrare, predomină curenții slabi descendenți în întreaga celulă convectivă, cu o scădere a activității electrice și a cantității de precipitații care cade pe unitatea de timp. Ciclu complet durata de viață a unei celule convective este de aproximativ o oră,
Durata etapei de maturitate este de 15-30 de minute, etapa de atenuare este de aproximativ 30 de minute.
O furtună care durează câteva ore este rezultatul activității mai multor celule convective.
Volumul unui nor de tunet, constând dintr-un amestec de picături și cristale de gheață, ajunge de la sute la câteva mii de kilometri cubi. Masa particulelor de apă-gheață, cu acest volum, este de aproximativ 106 - 107 tone.
Energia potențială a unui nor de tunet variază de la 1013 la 1014 J și atinge energia unei bombe termonucleare de megatoni. Fulgerele, de obicei liniare, lungi de câțiva kilometri, cu diametrul de zeci de centimetri, aparțin descărcărilor fără electrozi, deoarece își au originea într-un grup de particule încărcate, transformând energia electrică în energie termică. În funcție de condițiile de dezvoltare, furtunile sunt împărțite în intramasă și frontale. Furtunile intramasă peste continent apar ca urmare a încălzirii locale a aerului de la suprafața pământului, ceea ce duce la dezvoltarea curenților de convecție locali ascendenți în acesta și la formarea de nori cumulonimbus puternici. Prin urmare, furtunile intramasă pe uscat se dezvoltă în principal în orele după-amiezii. Peste mări, cele mai favorabile condiții pentru dezvoltarea convecției se observă noaptea, iar maximul în ciclul zilnic are loc la ora 4 - 5 dimineața.
Furtunile frontale apar pe secțiuni frontale, adică la granițele dintre masele de aer cald și rece și nu au un ciclu diurn regulat. Pe continentele din zona temperată sunt cele mai frecvente și intense vara, în regiunile aride - primăvara și toamna. Furtuni de iarnă apar în cazuri excepționale - în timpul trecerii unor fronturi reci deosebit de ascuțite. În general, o furtună de iarnă este un fenomen foarte rar.
Furtunile pe Pământ sunt distribuite foarte neuniform: în Arctica apar o dată la câțiva ani, în zona temperată sunt câteva zeci de zile cu furtuni în fiecare locație individuală. Tropicele și regiunea ecuatorială sunt regiunile cele mai predispuse la furtuni de pe Pământ și sunt numite „centrul de furtună perpetuă”. În zona Bütenzorg, pe insula Java, furtunile au loc 322 de zile pe an. Aproape că nu sunt furtuni în deșertul Sahara. Structura electrică a unui nor tipic este bipolară - sarcinile pozitive și negative sunt situate în partea de sus și, respectiv, în partea de jos a norului. Lângă baza norului, sub o sarcină negativă, există de obicei o suplimentară
sarcină pozitivă. În funcție de condiții (în special, de latitudinea zonei), sunt posibile valori diferite ale sarcinilor pozitive superioare și negative inferioare.
Câmpul electric din nori este determinat de distribuția sarcinilor spațiale create de toți purtătorii de sarcină dintr-un nor dat. În nori cu tunete, încărcăturile mari de spațiu se acumulează foarte repede. Densitatea medie de sarcină spațială poate fi de ordinul (0,3-3)10-C/m. Zonele cu densitatea maximă de încărcare sunt de ordinul a câteva sute de metri. În astfel de volume locale de nor se creează condiții favorabile pentru formarea fulgerelor. Conform conceptelor moderne, se găsesc cele mai comune volume cu o densitate maximă de încărcare (zone de eterogenitate) de 200-400 m Procesul de dezvoltare a fulgerului la sol constă în mai multe etape. În prima etapă, în zona în care câmpul electric atinge o valoare suficientă, începe ionizarea prin impact a aerului. Electronii liberi, care sunt întotdeauna prezenți în cantități mici în aer, sub influența unui câmp electric dobândesc viteze semnificative spre sol și, ciocnind cu atomii de aer, îi ionizează. Astfel, apar avalanșe de electroni, transformându-se în filamente de descărcări electrice, care sunt canale bine conducătoare, care, fuzionarea, dau naștere unui canal luminos ionizat termic cu conductivitate ridicată - un lider de fulger în trepte. Mișcarea liderului spre suprafața pământului are loc în pași de câteva zeci de metri, cu o viteză de aproximativ 510 m/sec, după care mișcarea acestuia se oprește pentru câteva zeci de microsecunde, iar strălucirea se slăbește foarte mult. În etapa următoare, liderul înaintează din nou câteva zeci de metri. O strălucire strălucitoare acoperă toți pașii parcurși; apoi urmează din nou o oprire și o slăbire a strălucirii. Aceste procese se repetă pe măsură ce liderul se deplasează la suprafața pământului. Pe măsură ce liderul se mișcă spre pământ, tensiunea la capătul său crește și sub acțiunea sa, un streamer de răspuns este ejectat din obiectele care ies pe suprafața Pământului, conectându-se la lider. În etapa finală, descărcarea principală a fulgerului urmează de-a lungul canalului ionizat lider. Descărcarea principală este caracterizată de curenți de la zeci la sute de mii de amperi, luminozitate care depășește vizibil luminozitatea liderului și viteză mare
O
avansare, ajungând inițial la aproximativ 10 m/sec, la final scăzând la 107 m/sec. Temperatura canalului în timpul descărcării principale poate depăși 25.000 0C. Lungimea canalului este de 1-10 km, diametrul de câțiva centimetri. După trecerea pulsului curent, ionizarea canalului și strălucirea acestuia slăbesc. În figura 2.20. sunt prezentate trei etape ale dezvoltării fulgerului. În această imagine: 1- nor de tunere; 2 - canal pas conducător; 3 - coroana de canal; 4 - corona puls pe capul canalului; 5 - rangul principal. În principiu, sunt posibile următoarele modalități principale de obținere a energiei electrice din descărcări de fulgere.
În 1928-1933, un grătar metalic a fost suspendat pe Muntele Generoso din Elveția, la o înălțime de 80 m deasupra suprafeței pământului. În timpul furtunilor, această rețea a colectat o sarcină suficientă pentru a menține un arc electric de 4,5 m lungime timp de 0,01 secunde, ceea ce corespundea unui curent de câteva zeci de mii de amperi și unei diferențe de potențial de aproximativ 1 milion de volți. La început s-a presupus că ce s-ar obține din asta
tensiunea de instalare este utilizată pentru a accelera particulele încărcate din acceleratoare. Cu toate acestea, această idee a trebuit să fie abandonată din cauza puternicei

Orez. 2.20. Trei etape de dezvoltare a fulgerului

variabilitatea stării electrice a norilor de tunete și incapacitatea de a o regla până acum. Încercările de a folosi curentul electric care curge în timpul furtunilor în antene ridicate deasupra suprafeței pământului pentru a alimenta lămpile cu incandescență nu au produs încă un efect benefic din punct de vedere economic.
Sunt cunoscute experimente când, în urma exploziilor adânci din mare, care au ridicat fântâni de apă la o înălțime de aproximativ 70 de metri sub un nor de tunete, au avut loc deversări de nori în mare. De asemenea, norii de tunete au fost practic descărcați pe suprafața pământului (mării) folosind un fir care a fost livrat către nor de o rachetă. De obicei, descărcarea a avut loc atunci când racheta s-a ridicat la o înălțime de aproximativ 100 m. Aceasta a fost suficientă pentru a descărca un nor cu o înălțime inferioară la limită de aproximativ un kilometru. Au existat, de asemenea, încercări de a folosi un fascicul de protoni obținut la un sincrotron, precum și de a folosi lasere, pentru a crea un canal de fulger. Principalele dezavantaje ale acestor metode sunt o serie de dificultăți pur tehnice. Au existat proiecte de dispersare a plăcilor și filetelor metalice sau metalizate în nori, jucând rolul de conductoare de scurtcircuit și în același timp de microdescărcătoare, pe care, datorită prezenței propriului câmp electric în nor, o scădere de potențial suficientă. pentru că se creează o descărcare corona. Experimentele privind însămânțarea norilor cu reactivi de cristalizare pentru a le schimba starea electrică au arătat că în condiții adecvate

este posibil să se provoace electrificare intensă a norului, iar una dintre modalitățile de a controla starea electrică a norilor de tunete este asociată cu controlul procesului de cristalizare. Dar rezultate ca acestea
impactul asupra posibilității de a genera o descărcare de mare putere nu a fost încă suficient determinat.
Inginerii rusi au propus o metodă de utilizare a energiei fulgerului, care constă în captarea sarcinilor fulgerului prin paratrăsnet conectate electric la un conductor de jos, împământat printr-un mijloc de colectare a energiei fulgerului și reciclarea energiei electrice.
energia fulgerului pe un rezervor de stocare comun, în timp ce descărcările fulgerelor sunt inițiate suplimentar, de exemplu, cu ajutorul emițătorilor laser care creează zone de defalcare electrică fără electrozi a aerului pentru a excita liderul în curs de dezvoltare al unei descărcări electrice de fulger, iar energia este eliminată prin un colector de curent alcătuit din circuite rezonante ale filtrelor LC cu punți de diode.
Schema electrica, dispozitivul propus este prezentat în Figura 3.20. În această figură: 1- paratrăsnet; 2 - conductor de coborâre; 3- filtre LC rezonante cu trei secțiuni; 4 - capacitatea generală de stocare; 5- comutator automat; 6 - rezistența la anulare; 7 - ramura către consumator. Fiecare paratrăsnet este realizat sub formă de plasă metalică suspendată deasupra solului, fixată de izolatori. Conductorul de coborâre este format din mai mult de două cascade D conectate în paralel, conectate în serie, care asigură o reducere a curentului de trăsnet. Fiecare treaptă este alcătuită din filtre LC rezonante cu trei secțiuni conectate între ele printr-un cuplaj inductiv comun. Cuplajul inductiv comun este format din trei înfășurări inductoare conectate în serie și un redresor în punte corespunzător este conectat la ieșirea fiecărei trepte. În acest caz, ieșirile redresoarelor în punte sunt conectate între ele în paralel și conectate la un rezervor de stocare comun CH. Ieșirile „pozitive” sunt conectate prin diode redresoare la placa capacității comune de stocare Сн. Ieșirile „minus” sunt conectate la o altă placă a rezervorului de stocare MT, ieșirea de la MT este conectată la sistemul de consum. Un comutator automat este instalat la ieșirea rezervorului de stocare comun MV pentru conectarea la un consumator sau
rezistență care resetează sarcina acumulată din capacitatea de stocare comună.
De asemenea, a fost propus un dispozitiv în care se folosește ca paratrăsnet o țeavă conductoare verticală izolată de sol, în interiorul căreia se introduce cu capul în jos o sticlă dielectrică cu pereți groși, astfel încât partea superioară a țevii să se ridice deasupra marginilor sticlei. Pe suprafata interioara Pereții sticlei sunt acoperiți cu un strat conductor împământat. Conducta paratrăsnetului este conectată electric la un capăt al înfășurării primare a transformatorului, celălalt capăt al căruia este împământat. Inductanța înfășurării primare și capacitatea formată de conducta purtătoare de curent, pereții cupei și învelișul conductor formează o paralelă. circuit oscilator. O descărcare de fulger pe o conductă-paratrăsnet este inițiată de o defecțiune optică extinsă, care este formată de un fascicul laser cu infraroșu pulsat. Configurația și direcția fasciculului de încălzire este formată dintr-o oglindă dicroică controlată,
situat în interiorul sticlei. Această oglindă funcționează simultan ca parte a unui sistem optic de scanare atmosferică necesar pentru a identifica zonele cu gradienți critici de tensiune în partea inferioară a norilor de tunete folosind metoda de localizare optică cunoscută. Energia îndepărtată din înfășurarea secundară a transformatorului este utilizată pentru a alimenta toate sistemele dispozitivului, iar o parte din ea poate fi transferată consumatorilor. Dispozitiv pentru stocarea energiei electrice. Un dispozitiv care vă permite să acumulați energia electrică eliberată într-un paratrăsnet atunci când este lovit de fulger, precum și să extrageți excesul acesteia din atmosferă între loviturile de trăsnet, este prezentat în Figura 4.20. În această poză: 1- paratrăsnet metalic; 2 - bobine toroidale
inductanţă; 3 - elemente de potrivire; 4- împământare. După cum se poate observa din figura de mai sus, acest dispozitiv patentat conține un paratrăsnet montat vertical, împământat. Mai mult, paratrăsnetul este realizat sub forma unui conductor metalic, lângă care se află unul sau mai multe elemente de colectare a energiei electrice.
Elementul de colectare a energiei electrice conține o bobină de inductanță,
un element semiconductor și o capacitate conectate în serie pentru a forma un singur circuit electric. În acest dispozitiv, inductorul este plasat ortogonal pe orice plan care trece prin axa paratrăsnetului și este realizat sub forma unui toroid, a cărui axă de simetrie coincide cu axa paratrăsnetului.

Oamenii de știință chinezi de la Institutul de Fizică Atmosferică au dezvoltat o tehnologie ușor diferită pentru utilizarea energiei fulgerului. Pentru captarea fulgerelor se vor folosi rachete echipate cu paratrăsnet speciale, care vor fi lansate în centrul unui nor de tunete. Racheta YL-1 ar trebui să se lanseze cu câteva minute înainte de lovirea fulgerului. „Verificările au arătat că acuratețea lansării este de 70%”, au spus dezvoltatorii dispozitivului. Energia fulgerului, precum și radiația electromagnetică pe care o produce, vor fi utilizate pentru modificarea genetică a raselor agricole și producerea de semiconductori. In afara de asta, tehnologie nouă va reduce semnificativ pagubele economice cauzate de furtuni.
Compania americană Alternative Energy Holdings (Alt-Holding) a propus o altă modalitate de utilizare a energiei gratuite. Specialiștii companiei susțin că au reușit să dezvolte o modalitate de a colecta și de a utiliza energia generată în timpul descărcărilor electrice în nori cu tunete. Proiectul s-a numit „Lightning Harvester”.
Din 2006, publicația eVolo a început să organizeze un concurs anual, eVolo Skyscraper Competition, la care participă arhitecți care proiectează clădiri înalte și zgârie-nori construite folosind cele mai noi tehnologii și utilizarea pe scară largă a celor mai moderne materiale. În plus, organizatorii competiției evaluează proiectele depuse din punctul de vedere al respectării mediului, căruia i se acordă o atenție deosebită. Astfel, anul acesta la Evolo Skyscraper Competition 2011 au fost luate premii de proiectele „LO2P Recycling Skyscraper” (zgârie-nori-reciclator în India), „Flat tower” (energie alternativă) și un baraj hidraulic, combinând o centrală electrică, o galerie. si un acvariu. La aceeași competiție, un grup de arhitecți și ingineri din Serbia a prezentat un proiect extraordinar pentru un zgârie-nori care produce hidrogen folosind electricitate „cerească”. Ideea echipei sârbe s-a dovedit a fi atât de interesantă încât proiectul lui Khidra a primit o mențiune de onoare, dar a câștigat unul dintre premii. De fapt, zgârie-nori Khidra este un proiect pentru o clădire înaltă care va prinde fulgere de pe fronturile de furtună care trec prin zonă. În plus, se plănuiește să utilizeze energia lor pentru procesul de separare (electroliza) a apei obișnuite în componentele sale - hidrogen și oxigen. Astfel, această structură va servi, pe de o parte, ca o sursă de energie curată, iar pe de altă parte, va deveni un alt furnizor de oxigen pentru atmosfera Pământului.
Având în vedere imprevizibilitatea și inconstanța fulgerului, autorii proiectului au propus mai multe soluții care vor ajuta la îmbunătățirea performanței „zgârie-norilor” Khidr. Pentru a atrage cât mai multe descărcări de fulgere, structura trebuie instalată în acele regiuni ale planetei unde se observă cel mai mare număr de fulgere. Aceste zone includ unele zone situate în Statele Unite (Florida), Venezuela, Columbia, India (în partea de nord a acestor țări), Indonezia (Peninsula Malacca) și Congo (Africa). În aceste zone, pentru fiecare kilometru pătrat de teritoriu se produc anual 50-70 sau mai multe fulgere. Cu exceptia alegerea corectașantiere de construcții, construcția proiectului Khidra în zone deschise va contribui la creșterea probabilității de a reuși vânătoarea de fulgere. Prin urmare, dacă un zgârie-nori este situat într-un oraș mare, ar trebui să devină cea mai înaltă clădire din metropolă. În caz contrar, o parte din fulgere vor fi pur și simplu atrase de zgârie-nori sau turnuri înalte învecinate. Ca, de exemplu, acest lucru se observă cu Empire State Building (cea mai înaltă clădire din New York), care singur este lovit de aproximativ 20 de fulgere în fiecare an.
Pe lângă dificultatea de a prezice în avans cât de mult fulger va putea prinde „zgârie-nori” sârbesc, proiectul are o mulțime de alte probleme insolubile. Acestea includ temperaturi ridicate de funcționare (până la 27.000 °C) și puterea enormă a curentului (până la 200.000 A) a descărcărilor de fulgere, care vor impune cele mai mari cerințe pentru materialele utilizate, precum și necesitatea creării de condensatoare cu o capacitate enormă și cu o capacitate fără precedent. caracteristici.
Cu toate acestea, înainte ca electricitatea atmosferică să intre în rețeaua industrială, aceasta trebuie convertită la un standard industrial: curent alternativ cu o frecvență de 50 - 60 herți cu o tensiune de 220 - 550 volți (pentru rețelele electrice). tari diferite acești parametri sunt diferiți). Adică, nu este suficient să trimiteți pur și simplu o lovitură de fulger pe dispozitivul de stocare. În momente diferite, au fost propuse diferite soluții la această problemă, inclusiv rezervoare subterane de apă. Sub influența energiei unei descărcări electrice, apa ar trebui să se transforme în abur, care, potrivit autorilor brevetului (și o astfel de schemă a fost brevetată în SUA în anii 60 ai secolului trecut) ar trebui să rotească palele turbinei, așa cum în centrale termice şi nucleare clasice. Dar eficiența unor astfel de generatoare este extrem de scăzută. În prezent, au fost dezvoltate condensatoare electrice puternice - dispozitive de stocare de mare capacitate capabile să stocheze energia acumulată luni de zile și convertoare de curent alternativ bazate pe tiristoare de mare viteză, a căror eficiență se apropie de 85%. A doua problemă este caracterul impredictibil relativ al furtunilor și distribuția neuniformă a acestora. Desigur, cea mai mare activitate de furtună se observă mai aproape de ecuator, dar descărcările care au loc la aceste latitudini au loc cel mai adesea nu între un nor cu tunet și sol, ci între nori sau părți ale unui nor. Desigur, există o zonă mare în Africa Centrală, unde se produc peste 70 de fulgere pe kilometru pătrat pe an. Există astfel de zone în SUA: în statele Colorado și Florida. Dar totuși, acestea sunt zone destul de locale. Între timp, electricitatea atmosferică este, teoretic, disponibilă oriunde pe planetă.
Experții care lucrează cu satelitul American Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) au publicat un raport despre una dintre realizările lor recente. După mulți ani de observații, TRMM a alcătuit o hartă globală a frecvenței fulgerelor, în funcție de numărul de descărcări orbitoare care au loc pe fiecare kilometru pătrat dintr-o anumită zonă pe an. În partea centrală a continentului african există o zonă în care au loc peste 70 de fulgere pe kilometru pătrat pe an. Acolo este planificată construcția unei centrale „fulger”. În același timp, dezvoltatorii cred că centrala electrică „fulger” se va amortiza în 4-7 ani.
Trebuie remarcat faptul că, în ciuda naturii destul de bine studiate a formării și formării descărcărilor de fulgere, apar noi date experimentale în timp. Deci, în 1989, a fost descoperit un nou tip de ele - descărcări electrice de mare altitudine sau sprites. Aceste descărcări se formează în ionosferă și lovesc de sus în jos, spre nori de tunet la o distanță de 40-50 km, dar dispar înainte de a ajunge la ele. Oamenii de știință din Taiwan au observat și mai multe fulgere ciudate universitate Națională numit după Chen Kun în timpul mai multor furtuni peste Marea Chinei de Sud în 2002. Descărcările de electricitate atmosferică au lovit nu în jos, ci în sus - de la nori cu tunete în straturile superioare ale atmosferei. Fulgerele ramificate aveau dimensiuni gigantice: zigzaguri luminoase lungi de 80 km au urcat cu 95 km. Descărcările au durat mai puțin de o secundă și au fost însoțite de emisii radio de joasă frecvență.
Întrebări de control
Ce fenomen natural se numește „furtună”?
Din cauza ce fenomen are loc electrificarea norilor?
Care este procesul de dezvoltare a fulgerului la sol?
Care sunt metodele fundamentale posibile pentru generarea de energie electrică din descărcări de fulgere?
Ce dispozitive au fost propuse pentru a fi folosite ca paratrăsnet?
Care sunt zonele planetei noastre cu cele mai multe fulgere?
În ce țări ale lumii începe utilizarea energiei fulgerului?