Wielu z nas pewnie zastanawiało się kiedyś nad tym, czy istnieje sposób na okiełznanie elektryczności z piorunów. W końcu to potężne zjawisko atmosferyczne o ogromnej energii, którym ludzkość mogłaby się zainteresować w dobie kryzysu energetycznego i poszukiwań nowych sposobów wydajnego wytwarzania prądu. Jednak kluczowe pytanie brzmi, czy to się w ogóle opłaca?
O efektywnym pozyskiwaniu energii elektrycznej z wyładowań atmosferycznych naukowcy marzą od wielu lat. Taka technologia rozwiązałaby sporo problemów ekologicznych, z którymi się dzisiaj mierzymy. A potencjalnie jest co ujarzmiać. Szacuje się, że energia pojedynczej błyskawicy wynosi średnio ok. 5 do 10 mld dżuli. Jest ona jednak oddawana w bardzo krótkim, liczonym w milisekundach czasie, z czym wiąże się generowanie gigantycznej mocy elektrycznej. Zakładając, że 10 GJ zostało oddanych w ciągu 10 mikrosekund, moc wyniosłaby aż 1000 TW. Napięcie wewnątrz pioruna często przekracza 300 mln woltów, a natężenie przebija granicę 30 tys. amperów. Już to pokazuje, że do jego okiełznania potrzebny byłby specjalistyczny sprzęt. Po pierwsze – jak „łapać” pioruny? Potrzebny jest nam przewodnik, który mógłby doprowadzić energię elektryczną z pioruna do kondensatora/akumulatora. Musi być jednocześnie bardzo szybki (średnie uderzenie pioruna to 30 milisekund) i wyjątkowo odporny na zniszczenie. Obwody elektryczne także musiałby być ekstremalnie wytrzymałe – nie mogłyby np. topić się przy przewodzeniu tak dużej mocy w tak krótkim czasie. Jest to ogromne wyzwanie technologiczne.
Wizja wsparcia światowej energetyki energią z wyładowań atmosferycznych to raczej eksperyment myślowy niż realia najbliższej przyszłości. Pioruny są bowiem nieprzewidywalne zarówno w kwestii czasu jak i przestrzeni. W niektórych miejscach na Ziemi zdarzają się one na tyle rzadko i są na tyle rozproszone, że budowanie jakiejkolwiek aparatury/elektrowni zupełnie nie miałoby sensu. To jest pierwsza prawdziwa przeszkoda, która sprawia, że energia z piorunów jest tak trudna do ujarzmienia. Pochłonięcie błyskawicy i przekształcenie jej w użyteczną energię byłoby z pewnością bardzo trudnym zadaniem. Przede wszystkim musielibyśmy zbudować urządzenia do wychwytywania tych uderzeń, ale też systemy do przechowywania pozyskanej energii. A to przerasta naukowców, którzy głowią się nad problemem już od początku lat 80-tych XX w.
Wspomniane wcześniej 5 do 10 mld dżuli odpowiada od ok. 1 tys. 400 kWh do 2 tys. 800 kWh. W ciągu roku w dwuosobowym gospodarstwie domowym zużycie prądu wynosi ok. 1 tys. 500 kWh, a w czteroosobowym do 2 tys. 500 W. Tym samym jeden piorun mógłby teoretycznie wystarczyć do zapewnienia pełnego zapotrzebowania na energię typowej rodzinie. By to lepiej zobrazować, 10 GJ wystarczy też do zasilenia 100-watowej żarówki przez ok. 116 dni. Zgodnie ze statystykami National Oceanic and Atmospheric Administration, pioruny pojawiają się około 44 razy na sekundę, więc idąc dalej, co sekundę moglibyśmy zapewnić energię dla około 40 domostw. Niestety nie jest to takie proste. Okazuje się bowiem, że tak naprawdę nigdy dokładnie nie wiadomo, czy będzie to ładunek ujemny, czy dodatni. Budując „burzową elektrownię” musielibyśmy stworzyć potężny zestaw kondensatorów i prostowników, który wyrównywałby prądy nadchodzących uderzeń.
W Polsce średnio w ciągu roku burze notuje się przez 25 dni. Skoro błyskawice corocznie uderzają w antenę na szczycie Pałacu Kultury i Nauki około 20 razy, dlaczego nie można byłoby ich wykorzystać? Sądzimy, że marnują się w ten sposób niewyobrażalne ilości darmowej energii, którą można by zasilić wielomilionowe metropolie na długie lata. Jednak nic bardziej mylnego.
Badania naukowców z Uniwersytetu Florydzkiego, z którymi współpracuje profesor Grzegorz Masłowski z Politechniki Rzeszowskiej, dowodzą, że pioruny wcale nie są takie energetyczne, jak wcześniej mogło się wydawać. Okazuje się, że natężenie wyładowania elektrycznego może dochodzić nawet do 250 tysięcy amperów, zaś temperatura osiąga nawet 30 tysięcy stopni, czyli więcej niż na Słońcu. Mimo, że to bardzo dużo, to jednak jest jedno ale... wyładowanie trwa zaledwie jedną tysięczną sekundy, a to zbyt krótko, aby otrzymać dostateczne ilości energii. Z wyliczeń wynika, że jeden piorun mógłby posłużyć do zasilenia mniej niż 10 żarówek 60-watowych przez miesiąc. To niestety pokazuje, że elektryczność z piorunów to na razie jedynie pomysł, który ma bardzo małe szanse na zrealizowanie.
za: twojapogoda.pl / nature.
