落雷の力は、現在の技術で利用するには大きすぎます。稲妻のエネルギーを捉えるために必要な電気部品は、稲妻の揮発性によって破壊されます。さらに、雷は散発的なイベントであるため、電力源として信頼することは困難です.
映画 バック トゥ ザ フューチャー (1985) を見たことがある場合 、そして、ドク・ブラウンがマーティを1955年から1985年に送るための斬新なテクニックを発見した方法を覚えているでしょう.タイムマシンに電力を供給するために、彼は膨大な量のエネルギーを必要としました.利用可能なプルトニウムがないため、彼は雷だけが十分なエネルギーを運ぶと推測しました タイムマシンに十分な電力を供給するために。落雷がいつ、どこで起こるかを正確に知っていたので、彼は雷の力を使ってマーティを未来に送り返しました!いいですね。
同じように考えて、落雷からエネルギーを利用できるかどうか疑問に思ったことはありませんか?
稲妻
空に轟音が聞こえるたびに、数秒後に必ず見上げると、空を交差する稲妻の派手なジグザグ パターンが見えます。基本的に、雷は主に雲の内部で形成される電流ですが、雲と地面の間で形成されることもあり、その結果、稲妻と呼ばれるものが発生します。 .
落雷の力
稲妻は明るいだけでなく、熱くなっています。雷の温度は約27,000度で、太陽の表面温度の約6倍！落雷が発生すると、極端な温度のために周囲の空気を燃やす可能性があります。雷は数十億ジュールのエネルギーを運びます。大局的に見ると、1 本の稲妻は数百リットルのガソリンに相当するエネルギーを運ぶことができます。
エネルギーと電力には単純な関係があります。電力は、エネルギーの値を時間で割ることによって計算できます。大量のエネルギーが非常に短い時間 (数マイクロ秒) で空気中を通過するため、雷に関連する電力も非常に高くなります。
大量のエネルギーを運ぶ存在であるにもかかわらず、落雷からエネルギーを取り出して家庭に電力を供給することは、技術的に実現可能ではありません。
落雷からエネルギーを利用することに関連する課題
高度に洗練された高出力電気システムを設置する必要がある
まず第一に、落雷を吸収し、それをスムーズに電気エネルギーに変換して、家庭や産業に簡単に電力を供給することは、困難なエンジニアリング作業です。そのためには、電気システムを再設計し、稲妻を捉えるための複雑な電源システムを設置する必要があります。雷を引き付けて捕らえるには、地面の上に伸びる背の高い金属鉄の棒などの高度な機器が必要になります。これは危険であり、多数の安全上の問題を伴います。
ただし、最大の課題は、雷がもたらす単位面積あたりの膨大なエネルギーのバーストを吸収することです。コンデンサ、トランジスタ、IC、フライホイールなどの現在の電子部品は、突然の電気の爆発に耐えるようには設計されていません。平均して、落雷には 50 億ジュールのエネルギーが含まれています。その上、数マイクロ秒 (数十億ジュールについて話しているときは非常に短い時間) しか続かないため、これほど多くのエネルギーをすばやく取得することは非常に困難です。
強度の幅広いバリエーション
落雷で観測される一定の電力はありません。約 50 億ジュールと述べましたが、これは概算です。実際には、この金額は大きく異なります。落雷によっては、電力が平均よりもはるかに高くなる場合もあれば、ばかばかしいほど低い場合もあります。したがって、これにより、雷を利用したシステムをセットアップするという考えは、まったく予測不可能で非現実的になります。
散発性と偏在性
次に、落雷が完全に散発的であるという事実があります。落雷がはるかに多い地域もあれば、そのような気象パターンの影響をほとんど受けない地域もあります。
彼らがどこを攻撃するかは決してわかりません (クレジット:Efire/Shutterstock)
地球上では毎年数百万回の落雷が発生していますが、これらの落雷の分布は非常に偏っています。ほとんどの落雷は、熱帯および遠隔地の山岳地帯で発生します。このような地理的な場所で最先端のエネルギー貯蔵および変換を設計およびセットアップすることは、経済的な観点からさらに困難です。さらに、このエネルギーを人口の多い地域に分配するタスクには、独自の運用上の課題が伴います。
パワーが強すぎる。一度に
雷を捉える際のもう 1 つの大きな問題は、電気のダイナミクスです。雷は、数キロボルトの非常に高い電圧をもたらします。私たちが使用するほとんどの電気および電子機器または電化製品は、比較的低い電圧で動作します。数千ボルトがほぼ瞬時に現れたり消えたりします。この雷の揮発性は、一度に大量のエネルギーが蓄積されるため、機器を損傷する可能性があります。現在の電子部品は、このような突然の衝撃的な電圧スパイクに耐えるようには設計されていません。中核となる電子部品であるバッテリーも、このような急激なエネルギーの噴出の影響を受けやすくなります。従来、バッテリーはゆっくりと着実に充電するように設計されています。
また、稲妻のエネルギーの多くは、熱と光の形で消散します。変換に利用できる実際の電気エネルギーははるかに少なくなります。
例で実行不可能性を理解する
それほど素晴らしいアイデアではない理由を理解してみましょう 大まかな計算で落雷からのエネルギーを利用する。典型的なボルトは、約 300 キロワット時のエネルギーを提供します。平均的なアメリカの家庭では、平均して 1 か月あたり約 1000 キロワット時の電気を使用しています。したがって、この計算を使用して、自宅に雷エネルギー利用システムを何らかの形で設置できると仮定すると、毎月 3 回の稲妻が必要になります。エネルギー利用システムが設置されている同じ場所に 3 回の落雷が保証される可能性を考えてみてください。かなり珍しいですよね？エネルギー利用システムを何らかの方法で設計できたとしても、定期的/予測可能な形で落雷を受ける可能性はほとんどありません。落雷自体の揮発性は、対処するのが面倒であり、稲妻から電気を取得して保存するための工学的制約は言うまでもありません.
最後の言葉
理論的には、稲妻は途方もないエネルギー源です。ただし、非常に絶望的な状況にある場合にのみ使用することをお勧めします。たとえば、間違ったタイミングで立ち往生していて、幸運にもドク・ブラウンのような天才があなたのそばに立っている場合などです!
