Грозовая энергетика: Грозовая энергетика – тип альтернативной энергетики, о котором никто не знает

Грозовая энергетика – тип альтернативной энергетики, о котором никто не знает

Грозовая энергетика – тип альтернативной энергетики, о котором никто не знает

Знали ли вы, что электрической мощности, выделяемой при одной грозе, хватит, чтобы полчаса поддерживать электроснабжение страны, размером с США?

Откуда взялась грозовая энергетика?

Всем знакомы солнечная энергетика, ветроэнергетика, даже геотермальная энергетика, но мало кто знает о существовании такого феномена, как современная грозовая энергетика.

Идея использования потенциала атмосферного электричества далеко не нова. При грозе выделяется огромная мощность (ученые говорят о ста пятидесяти тысяч стоваттных лампочек), и с учетом того, что на планете прямо сейчас и ежеминутно одновременно гремит пара тысяч гроз, выходит, что мы окружены невероятным количеством дармовой энергии, которая могла бы сослужить нам полезную службу.

Над применением энергии грозовых разрядов человечество стало задумываться довольно давно: Никола Тесла разработал концепцию трехфазных электрических сетей (подробности концепции можно найти в книге Джона О’Нейла о работах Теслы «Электрический Прометей»).

Современная грозовая энергетика – пока не до конца оформившийся проект.

Хотя в нескольких странах, в том числе и в России (в 2018 году Министерство энергетики, Российская академия наук и Министерство обороны РФ заявили о строительстве трех пилотных грозовых электростанций в Комсомольске на Амуре и на Северном Кавказе в течение пяти лет)) было заявлено о строительстве первых грозовых электростанций, каких либо четко оформившихся результатов широкая публика не увидела.

Как это будет работать?

Принцип извлечения электроэнергии из грозовых облаков состоит в том, чтобы буквально ловить энергию молний и направлять её в электросеть. Для этого требуются мощные лазеры, которые будут направлены в грозовые облака, ионизируя воздух и создавая в нём проводящие каналы для молний. По каналам молнии будут попадать прямиком в мощные накопители электроэнергии, способные заряжаться за секунды (таких, насколько нам известно, в мире пока еще нет). Кроме того, чтобы удержать энергию молнии, нужны мощные конденсаторы и колебательные системы с контурами второго и третьего рода (чтобы равномерно распределять нагрузку с внешним сопротивлением рабочего генератора). Оборудование грозовой электростанции крайне сложное и дорогостоящее, и хотя были попытки создать искусственные молнии в лабораторных условиях, поставить процесс на поток в мире всё еще никому не удалось.

Какие сложности нужно преодолеть, чтобы все заработало?

Научиться синтезировать грозы: одна из главных проблем, препятствующих развитию грозовой энергетики – непредсказуемость гроз. Хотя в некоторых регионах грозы происходят часто, даже там «ловцами молний» пришлось бы оснащать гигантские территории.

Сверхбыстрые накопители электроэнергии: разряд молнии длится доли секунд, поэтому необходимо успеть словить и «запасти» его энергию очень оперативно.

Разобраться с преобразованием: по идее, ничего преобразовывать не нужно, ведь молния уже содержит электричество. Однако параметры грозового разряда настолько велики (средняя составляет от 5 до 20 кА), что просто уничтожит всё оборудование, если попадет в сеть. Для эффективного распределения нужны мощные преобразователи, конденсаторы и трансформаторы.

И хотя, ощутимых результатов грозовая энергетика пока не принесла, направление, тем не менее, является суперперспективным, и кто знает, возможно, первые грозовые электростанции, а потом и ферму появятся в России уже в ближайшие годы.

Мы на это надеемся, а вы?

Форма обратной связи

Задайте нам вопрос или закажите расчет установки накопителя на ваш объект.

Телефон

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности

Остались вопросы? Напишите и мы с радостью ответим

Грозовая энергетика

Автор(ы): Буранов Разиф Расимович
Рубрика: Технические науки
Журнал: «Евразийский Научный Журнал №12 2016»  (декабрь)
Количество просмотров статьи: 7350
Показать PDF версию
Грозовая энергетика

Буранов Разиф Расимович

Студент УГАТУ,

Россия, Республика. Башкортостан. г. Уфа

Научный руководитель:
Терегулов Т.Р.
Уфимский Государственный Авиационный

Технический Университет

филиал в г. Туймазы

E-mail: [email protected]

В статье будут описаны основные параметры молнии, перспективы развития грозовой энергетики, интересные факты, проблемы в этой сфере.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МОЛНИЯ, ГРОЗОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА, ГРОЗА, ЭНЕРГИЯ, РАЗРЯД, ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

Грозовая энергетика — это способ получения энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть. Данный вид энергетики использует возобновляемый источник энергии и относится к альтернативным источникам энергии. Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Сила тока в разряде молнии на Земле достигает 10-500 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт. Мощность разряда — от 1 до 1000 ГВт. Количество электричества, расходуемого молнией при разряде — от 10 до 50 кулон. 11 октября 2006 года компания Alternative Energy Holdings объявила об успешном развитии прототипа модели, которая может продемонстрировать возможности «захвата» молнии для дальнейшего её превращения в электроэнергию. Такой вид энергии не приносит не какого вреда окружающей среде. Удешевит цену на электроэнергию. Такая установка окупаться такая установка будет за 4–7 лет. В разное время разные изобретатели предлагали самые необычные накопители — от подземных резервуаров с металлом, который плавился бы от молний, попадающих в молниеотвод, и нагревал бы воду, чей пар вращал бы турбину, до электролизёров, разлагающих разрядами молний воду на кислород и водород.

В 2006 году специалисты, работающие со спутником NASA «Миссия измерения тропических штормов», опубликовали данные по количеству гроз в разных регионах планеты. По данным исследования стало известно, что существуют районы, где в течение года происходит до 70 ударов молний в год на квадратный километр площади. Из этого следует что Грозовая энергетика имеет свое будущие. По некоторым данным, при одной мощной грозе высвобождается столько же энергии, сколько все жители США потребляют за 20 минут

Проблем тут масса. Нужно предугадать где случиться гроза.

Разряд молнии длится доли секунд. За это время нужно успеть запасти его энергию. Для этого нужны мощные и дорогостоящие конденсаторы. Также могут применяться различные колебательные системы с контурами второго и третьего рода, где можно согласовывать нагрузку с внутренним сопротивлением генератора. Молния является сложным электрическим процессом и делится на несколько разновидностей: отрицательные — накапливающиеся в нижней части облака и положительные — собирающиеся в верхней части облака. Это тоже надо учитывать при создании молниевой фермы.

Итак подведем итоги.

Из плюсов можно сказать, что грозовая энергетика более дешёвой и экологический чистый вид энергии .

Во-первых, есть районы где молнии бьют часто и ловить их будет легче.

Во-вторых Они будут окупаться за 4-7 лет .Конечно, какую бы станцию по ловле молний мы ни придумали, её КПД при преобразовании тока будет далеко не 100%, да и поймать, видимо, удастся отнюдь не все молнии, ударившие в окрестностях молниевой фермы.

Основным из минусов разряд молнии длится доли секунд, нужно дорогое оборудование. И грозы случаются на Земле очень неравномерно.

Список литературы

1. Статья о молниевых фермах — www.membrana.ru/particle/3136
2. 10112006 — www.alternateenergyholdings.com/news/press-releases-all-news/10112006.aspx
3. Directory: Lightning Power — PESWiki — peswiki.com/index.php/Directory:Lightning_Power
4. NASA — NASA Satellite Identifies the World’s Most Intense Thunderstorms — www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/intense_storms.html

Суровая погода 101: Часто задаваемые вопросы о грозе

Часто задаваемые вопросы о грозах

Что такое суперячейка?

Суперячейка — это часто опасная гроза с очень организованной внутренней структурой, включая вращающийся восходящий поток, который позволяет ей продолжаться до нескольких часов. Суперячейки способны создавать суровые погодные условия, включая сильный ветер, сильный град и сильные торнадо. Они чаще всего бывают изолированными и часто развиваются в теплом воздухе перед линией шквала. Суперячейка также обычно формируется в среде с сильным вертикальным сдвигом ветра, который вызывает вращение восходящего потока.

Суперселл [+]

Почему бывают грозы?

Грозы — отличный способ высвобождения энергии атмосферой. Когда теплый влажный воздух встречается с более холодным и сухим воздухом, теплый воздух поднимается вверх, водяной пар конденсируется в воздухе и образует облако. Когда водяной пар конденсируется, он выделяет тепло, которое является формой энергии. Большое количество энергии грозы исходит от процесса конденсации, который формирует грозовые облака. По мере того, как гроза прогрессирует, в конечном итоге дождь охлаждает весь процесс, и энергия исчезает.

Грозы также помогают поддерживать электрический баланс Земли. Поверхность Земли и атмосфера легко проводят электричество — Земля заряжена отрицательно, а атмосфера — положительно. Всегда существует постоянный поток электронов, текущий вверх со всей поверхности земли. Грозы помогают передать отрицательные заряды обратно на землю (молнии обычно имеют отрицательный заряд). Без гроз и молний электрический баланс между землей и атмосферой исчез бы за пять минут! Мы не совсем уверены, что произойдет, если этот баланс не будет поддерживаться. Но грозы — не единственный способ, которым атмосфера проводит электричество — солнечный ветер и ионосферный ветер тоже играют роль.

Чем мы занимаемся: более 100 исследователей из NOAA, NSSL и 29 других организаций совместно работали над полевым проектом, чтобы выяснить, как грозы действуют как лифты, унося загрязнение, электрическую активность и насыщенный водой воздух с поверхности и поднимая их прямо вверх. верхнюю тропосферу. Узнать больше о полевых проектах NSSL→

Где я могу узнать информацию о шторме?

В нескольких местах будет информация о шторме. Местное отделение Национальной метеорологической службы в районе урагана проводит оценку ущерба от суровых погодных явлений. Центр прогнозирования штормов документирует отчеты о штормах, но официальное определение остается за местным управлением Национальной метеорологической службы. Национальный центр климатических данных NOAA поддерживает официальную национальную базу данных о погоде.

Откуда дует ветер во время грозы?

Нет направления ветра во время грозы или торнадо. Там, где теплый влажный воздух вынужден подниматься вверх из-за холмов, гор или областей, где теплый/холодный или влажный/сухой воздух сталкиваются друг с другом, могут образовываться грозы. Направление ветра на поверхности зависит от вашего местоположения (северное/южное полушарие и даже побережье/равнины/горы) и от того, какие погодные условия обычно влияют на этот район.

Есть ли определенный сезон гроз?

Подумайте о том, чтобы обратиться в местное бюро прогнозов Национальной метеорологической службы, потому что они будут лучше соответствовать вашей местной климатологии.

Помимо того, что они действительно видны, как обнаруживаются грозы?

Мы можем видеть грозы с помощью различных инструментов. Радары позволяют нам увидеть, где дождь и град находятся во время грозы. Доплеровские радары также позволяют нам увидеть, как дует ветер внутри и вблизи шторма. Некоторые черты грозы, такие как наковальня, которая распространяется в верхней части грозы, можно увидеть со спутников.

Чем опасны сильные грозы?

Дожди от гроз вызывают внезапные наводнения, ежегодно убивающие больше людей, чем ураганы, торнадо или молнии. Молния является причиной множества пожаров по всему миру каждый год и приводит к гибели людей. Град размером с мяч для софтбола повреждает автомобили и окна, а также убивает диких животных, оказавшихся на открытом воздухе. Сильные (более 120 миль в час) прямолинейные ветры, связанные с грозами, валят деревья, линии электропередач и дома на колесах. Торнадо (с ветром до 300 миль в час) могут разрушить все, кроме самых лучших искусственных сооружений.

Почему на одной стороне улицы идет дождь, а на другой нет?

Ответ на этот вопрос заключается в том, что у большинства вещей есть начало и конец. Дождь должен где-то начаться и где-то закончиться. Иногда случается, что он стартует с одной стороны улицы и уходит, так и не промокнув другую сторону.

Почему на западном побережье США не бывает больше гроз?

На западном побережье конвекция меньше, отчасти из-за более низких температур воды у берегов в Тихом океане. Это влияет на температуру воздуха, движущегося вглубь суши, делая его в целом более стабильным и менее конвективным; конвекция = грозы). Чтобы получить гром, нужны сильные восходящие потоки (конвекция), что означает быстрое падение температуры с высотой (по вертикали) в атмосфере.

Бывают ли зимние грозы?

Зимние грозы случаются, но редко, потому что воздух более стабилен. Сильные восходящие потоки не могут образовываться, потому что температура поверхности зимой ниже.

Почему после грозы небо иногда становится оранжевым?

Большинство гроз случаются ближе к вечеру. К этому времени дня солнце начинает садиться. Оранжевый оттенок вызван тем же процессом, что и яркие цвета на закате. Свет с более короткими длинами волн (синий) быстро рассеивается, оставляя только желто-оранжево-красный конец спектра.

Что такое дерехо?

Derecho (произносится как «deh-REY-cho» на английском языке) — широко распространенный, продолжительный ураган, связанный с полосой быстро движущихся ливней или гроз. Хотя дерехо может вызывать разрушения, аналогичные разрушениям торнадо, ущерб обычно направлен в одном направлении по относительно прямой полосе. В результате для описания повреждения дерехо иногда используется термин «повреждение прямолинейным ветром». По определению, если полоса поражения ветром простирается более чем на 240 миль (около 400 километров) и включает порывы ветра со скоростью не менее 58 миль в час (93 км/ч) или более на большей части его длины, то событие может быть классифицировано как дерехо.

Все ли грозы сопровождаются градом?

Большинство гроз сопровождаются градом, но не все грозы вызывают град на земле. Температура на верхних уровнях грозы значительно ниже точки замерзания, что способствует развитию града, но иногда он тает, не достигнув поверхности земли.

Что такое SKYWARN?

SKYWARN — это национальная программа погоды, которая управляется и координируется NWS. Это была концепция, разработанная в начале 1970-х годов, который был предназначен для продвижения совместных усилий между Национальной метеорологической службой и ее сообществами. Акцент усилий часто сосредоточен на наблюдателе за штормом, добровольце, который занимает позицию рядом со своим сообществом и сообщает о порывах ветра, размере града, осадках и облачных образованиях, которые могут сигнализировать о развитии торнадо. ВАС можно обучить, чтобы стать корректировщиком SKYWARN. Посетите www.skywarn.org, чтобы найти ссылку на местные группы SKYWARN. Если вашего района нет в списке, обратитесь в местный офис Национальной метеорологической службы.

Разделяются ли штормы и/или рассеиваются ли они после пересечения реки?

К сожалению, нет никаких доказательств того, что штормы разделяются или рассеиваются после того, как они пересекают реки. .. они могут и делают это, но не таким образом, чтобы указать закономерность. Нет никаких документальных доказательств того, что воздействие реки или озера, даже шириной в милю, оказывает существенное влияние на динамику грозы. Масштабы реки очень малы по сравнению с масштабами грозы, которая распространяется в атмосферу на пять и более миль и может варьироваться от десятков до сотен миль в диаметре.

Можете ли вы рассказать мне подробности о конкретном граде, грозе или торнадо, которые обрушились на определенную дату? Или вы можете рассказать мне об ущербе от града или ветра за последние 20 лет в определенном месте?

К сожалению, нет. У нас нет ни ресурсов, ни персонала, чтобы выполнить каждый запрос на местную информацию о погоде, который мы получаем. Тем не менее, Национальный центр климатических данных предоставляет информацию о местных погодных явлениях как на интерактивном онлайн-сайте, так и — в случае суровых и экстремальных погодных явлений — в публикации под названием Storm Data.

Также зайдите на сайт Weather.gov и введите свое местоположение. Он доставит вас в местное бюро прогнозов Национальной метеорологической службы NOAA, и вы сможете связаться с ними со своим вопросом. Если вы считаете, что шторм был сильным, вы также можете посетить страницу «Сводки о суровых погодных явлениях» Центра прогнозирования штормов, чтобы найти отчеты о сильных погодных штормах.

Сколько электричества могут произвести грозы? | Умные новости

Иллюстрация мюонного телескопа ВИНОГРАД-3 во время грозы.
ПРАНАЙ ГОДАВАТ / ЭКСПЕРИМЕНТ ВИНОГРАД-3

Грозы, безусловно, сильны, но количественно определить их электрический потенциал сложно. Новое исследование, однако, позволило заглянуть вглубь одного гигантского шторма с помощью телескопа, предназначенного для изучения космических лучей, и обнаружило, что оно содержит шокирующие 1,3 миллиарда вольт, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Physical Review Letters .

Маттео Рини из Физика сообщает, что в прошлом исследователи запускали самолеты или запускали воздушные шары в грозовые облака, чтобы попытаться измерить их электрический потенциал. Самое большое значение, полученное с помощью этих методов, составило 130 миллионов вольт во время шторма над Нью-Мексико в 1990-е.

Но исследователи из Института фундаментальных исследований Тата в Мумбаи, Индия, решили исследовать грозовые облака, используя что-то более сложное, чем воздушный шар: детекторы мюонов. Мюоны — это заряженные частицы, образующиеся в верхних слоях атмосферы Земли при взаимодействии космических лучей, постоянно бомбардирующих нашу планету, с различными частицами. Это означает, что на Землю постоянно падает дождь из этих энергичных мюонов. Однако когда что-то встает у них на пути, мюоны теряют энергию, и потерю энергии можно обнаружить с помощью специального оборудования.

Телескоп GRAPES-3 в Институте Тата отслеживает мюоны, обнаруживая более одного миллиона мюонов в минуту. Но Джордж Дворски из Gizmodo сообщает, что команда добавила к детектору мониторы электрического поля и начала наблюдать за штормами, проходящим над головой. Глядя на уменьшение энергии мюонов, проходящих через облако, команда может рассчитать величину электрического потенциала внутри бури.

В период с 2011 по 2014 год команда собрала данные о 184 штормах. Они сузили этот список до семи крупнейших штормов. Однако шесть из них были сложными штормами, и вычисление их электрического потенциала имело различные проблемы. Однако сильный шторм 1 декабря 2014 года имел правильный профиль для расчетов.

Шторм двигался со скоростью 40 миль в час на высоте семи миль над поверхностью Земли и покрывал около 146 квадратных миль. Расчеты, основанные на количестве мюонов, отраженных штормом, показывают, что его потенциал составлял 1,3 миллиарда вольт, что в 10 раз больше, чем предыдущее максимальное значение для грозы.

«Ученые подсчитали, что грозовые облака могут иметь гигавольтный потенциал в 1920-х годах», — говорит соавтор Сунил Гупта из Tata Tia Ghose по адресу LiveScience .