Десятки тисяч «безкоштовних» і екологічно чистих ампер, нехай і розвиваються лише протягом тисячних часток секунди, - занадто привабливий джерело енергії, щоб відмахнутися від цієї затії (фото Joe Orman).
Кожен, хто коли-небудь читав про величезні значення напруг і струмів в каналі лінійної блискавки, замислювався: а чи не можна якось ці блискавки ловити і переправляти в енергетичні мережі? Щоб живити холодильники, лампочки, тостери та інші пральні машини. Розмови про таких станціях ведуться вже багато років, але не виключено, що в наступному році ми нарешті побачимо діючий зразок «збирача блискавок».
Покопавшись у фантастичній літературі, напевно можна наштовхнутися на щось подібне. Та й різних патентних заявок на цю тему, вважаємо, зроблено чимало. Тільки ось реального втілення все не бачити.
Проблем тут маса. Блискавки, на жаль, занадто ненадійний постачальник електрики. Передбачити заздалегідь, де трапиться гроза, навряд чи можливо. А чекати її на одному місці - довго. Крім того, блискавка - це напруги порядку сотень мільйонів вольт і піковий струм до 200 кілоампер (в деяких виміряних блискавках; зазвичай - 5-20 кілоампер).
Щоб «харчуватися» блискавками, їх енергію явно потрібно десь накопичувати за ті тисячні частки секунди, що триває головна фаза розряду (удар блискавки, здається миттєвим, насправді складається з декількох фаз), а потім повільно віддавати в мережу, попутно перетворюючи в стандартні 220 вольт і 50 або 60 герц змінного струму.
Зауважимо, що під час розряду блискавки відбувається досить складний процес. Спочатку з хмари до землі (внутріоблачние блискавки ми не розглядаємо) спрямовується розряд-лідер, сформований електронними лавинами, які зливаються в розряди, звані також стримерами. Лідер створює гарячий іонізований канал, по якому в протилежному напрямку пробігає головний розряд блискавки, вирваний з поверхні Землі сильним електричним полем.
Далі всі ці стадії можуть повторитися і 2, і 3, і 10 разів - за ті самі частки секунди, що триває блискавка. Уявіть, наскільки складне завдання - зловити цей розряд і спрямувати струм у потрібне місце.
А адже ще треба додати, що і ті блискавки, які пробігають між хмарами і землею, поділяються на два «дзеркальних» типу: одні викликаються негативними розрядами, що накопичуються в нижній частині грозової хмари, а інші - позитивними, які збираються в його верхній частині. Правда, другий тип зустрічається від 4 (в середніх широтах) до 17 (в тропіках) разів рідше, ніж розряди першого типу (негативні блискавки). Але і цю різницю все одно потрібно враховувати при проектуванні збирачів небесного електрики.
На жаль, прихильники блискавичних ферм забувають згадати, що сотні сталевих вишок, які, можливо, будуть потрібні для ефективного збору значної частки блискавок, ударяющих під час грози на пристойній території, цю саму територію ніяк не прикрасять (на знімку - просто якісь сталеві щогли , фото Arek Daniel).
Як бачимо, проблем чимало. А чи варто тоді взагалі зв'язуватися з блискавками? Якщо поставити таку станцію в місцевості, де блискавки б'ють набагато частіше, ніж звичайно, толк, напевно, буде. За деякими даними. при одному сильному грозовому штормі, коли блискавки б'ють безперервно один за одним, може виділитися таку кількість енергії, що вистачить на забезпечення електрикою всіх США протягом 20 хвилин.
Звичайно, яку б станцію з ловлі блискавок ми не придумали, її ККД при перетворенні струму буде далеко не 100%, та й зловити, мабуть, вдасться аж ніяк не всі блискавки, вдарили в околицях блискавичної ферми.
Але все одно, якби грози над станцією траплялися хоча б раз на тиждень. Стоп, але ж в будь-який момент часу на нашій планеті вирує 2 тисячі гроз! Заманливо?
Так. Тільки розподіляються ці грози по настільки великої площі, що перспективи піймання блискавки «за хвіст» відразу стають туманними.
З іншого боку, грози трапляються на Землі дуже нерівномірно. Наприклад, американські новатори, замислюються над збором блискавок, давно поглядають у бік Флориди: там є район, що славиться як місце, прямо-таки облюбоване небесними стрілами.
Провівши багаторічні спостереження, TRMM (руками фахівців, звичайно) «склав» світову карту частоти блискавок, пофарбувавши ту чи іншу частину Землі відповідно до числа сліпучих розрядів, що виникають над кожним квадратним кілометром даної місцевості за рік.
Як видно з малюнка, в центральній частині африканського континенту є немаленька зона, де на квадратний кілометр припадає понад 70 блискавок на рік!
Частота блискавок в світі. Шкала праворуч проградуірована в штуках на квадратний кілометр в рік, усереднених по 11 років спостереження із супутника TRMM (ілюстрація NASA / MSFC).
Правда, розглядаючи цю карту, потрібно врахувати, що в тропіках і ближче до екватора велика частка всіх трапляються блискавок виникає між хмарами або різними частинами однієї хмари, а ось в середніх широтах, навпаки, значну частку загального числа грозових блискавок становлять «приземлені» розряди. Виходить, і для Росії не все втрачено, та й Центральна Африка (за рахунок чималого загального числа блискавок) може розраховувати на успіх в зборі такого екзотичного врожаю.
Але поки з такими проектами виступають все більше винахідники з США.
Наприклад, американська компанія Alternative Energy Holdings. ділячись планами свого розвитку, повідомляє. що збирається ощасливити світ екологічно чистою електростанцією, що виробляє струм за смішною ціною $ 0,005 за кіловат-годину.
Як саме в компанії мають намір збирати енергію розрядів - не вказується. Можна тільки припустити, що мова йде про блискавковідводах, забезпечених гігантськими наборами суперконденсаторів і перетворювачів напруги.
До речі, в різний час різні винахідники пропонували самі незвичайні накопичувачі - від підземних резервуарів з металом, який плавився б від блискавок, що потрапляють в блискавковідвід, і нагрівав б воду, чий пар обертав б турбіну, до електролізерів, що розкладають розрядами блискавок воду на кисень і водень . Але ми вважаємо, що хоч якийсь можливий успіх пов'язаний з більш простими системами.
Компанія має намір випробувати свою установку протягом грозового сезону (чи то пак літа) майбутнього року, в одному з місць, де блискавки гуляють частіше звичайного. При цьому розробники накопичувача оптимістично вважають, що електростанція «на блискавках» окупиться за 4-7 років.