توليد الكهرباء من البرق
منذ أواخر الثمانينيات، حُقق في عدة محاولات لإمكانية توليد الكهرباء من البرق. حيث تحمل صاعقة واحدة من البرق كمية كبيرة نسبياً من الطاقة (حوالي 5 گيگاجول[1] أو الطاقة المخزنة في 38 جالوناً أو 172 لتر من البنزين). ومع ذلك، تتركز هذه الطاقة في مكان صغير وتحدث خلال فترة زمنية قصيرة للغاية (ميكرو ثانية[2]); لذلك، تُستخدم طاقة كهربائية عالية للغاية.[3] 5 گيگاجول على مدى 10 ميكروثانية والتي تساوي 500 تيراواط. ونظراً لاختلاف الصاعقات في الجهد والتيار، فإن متوسط الحساب سيكون 10 گيگاوات.[4]كما اقتُرح استخدام الطاقة الموجودة في البرق لتوليد الهيدروجين من الماء، لتسخير الطاقة من التسخين السريع للمياه بسبب البرق،[5] أو استخدام مجموعة من مانعات الصواعق لتسخير الضربة، إما بشكل مباشر أو عن طريق تحويلها إلى حرارة أو طاقة ميكانيكية،[بحاجة لمصدر] أو استخدام محاثات متباعدة بما يكفي بحيث يمكن التقاط جزء آمن من الطاقة.[6]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
نظرة عامة
يجب أن تكون التكنولوجيا القادرة على توليد الكهرباء من البرق قادرة على التقاط الطاقة العالية المتضمنة في صاعقة البرق بسرعة. تم اقتراح العديد من المخططات، ولكن الطاقة المتغيرة باستمرار التي ينطوي عليها كل صاعقة صاعقة تجعل حصاد طاقة البرق من قضبان أرضية غير عملي: مرتفع جداً وسيؤدي إلى إتلاف التخزين؛ منخفض جداً وقد لا يعمل.[بحاجة لمصدر] بالإضافة إلى ذلك، يكون البرق متقطعاً، وبالتالي يجب جمع الطاقة وتخزينها؛ من الصعب تحويل الطاقة الكهربائية ذات الجهد العالي إلى طاقة الجهد المنخفض التي يمكن تخزينها.[5]
في صيف عام 2007، اختبرت شركة الطاقة البديلة المسماة الطاقة البديلة القابضة (AEHI) طريقة لالتقاط الطاقة في الصواعق. تم شراء تصميم النظام من مخترع إلينوي يدعى ستيڤ ليروي، والذي قيل أنه كان قادراً على تشغيل مصباح كهربائي ذي 60 واط لمدة 20 دقيقة باستخدام الطاقة التي تم التقاطها من وميض صغير من برق مادة اصطناعية. تضمنت الطريقة برجاً، ووسيلة لتحويل جزء كبير من الطاقة الواردة، ومكثف لتخزين الباقي. وفقاً لدونالد گليسپي، الرئيس التنفيذي لشركة AEHI، "لم يتمكنوا من إنجاحها"، على الرغم من "توفير الوقت والمال الكافيين، يمكنك على الأرجح توسيع نطاق هذا الشيء ... ليس سحراً أسود؛ بل رياضيات وعلوم، وقابل للتطبيق."[7]
وفقاً لـ مارتن أ. أومان، المدير المشارك لمختبر أبحاث البرق في جامعة فلوريدا وسلطة رائدة في مجال البرق،[8]"ضربة صاعقة واحدة، رغم أنها سريعة وبراقة، تحتوي على القليل جداً من الطاقة بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى الأرض، وستكون هناك حاجة لعشرات من أبراج الصواعق مثل تلك المستخدمة في النظام الذي تم اختباره بواسطة AEHI لتشغيل خمسة مصابيح كهربائية بقوة 100 واط على مدار عام". عندما أجرى مقابلة مع نيويورك تايمز، ذكر أن "الطاقة في عاصفة رعدية يمكن مقارنتها مع القنبلة الذرية، ولكن محاولة حصد طاقة البرق من الأرض ميؤوس منه".[7]
التحدي الرئيسي الآخر عند محاولة جمع الطاقة من البرق هو استحالة التنبؤ بوقت ومكان حدوث العواصف الرعدية. حتى أثناء العاصفة، من الصعب جداً تحديد مكان حدوث البرق بالضبط.[1]
قنوات الپلازما الموجهة
لتسهيل حصاد البرق، يمكن نظرياً استخدام قناة پلازما مستحثة بواسطة الليزر (LIPC) للسماح بضرب البرق في موقع يمكن التنبؤ به. يمكن استخدام ليزر عالي الطاقة لتكوين عمود مؤين من الغاز، والذي من شأنه أن يعمل كقناة جوية للتصريفات الكهربائية للصواعق، والتي من شأنها توجيه البرق إلى محطة أرضية للتجميع.[9]
تيراموبيل،[10]وهو مشروع دولي بدأ بشكل مشترك بتعاون فرنسي ألماني بين CNRS (فرنسا) و DFG (ألمانيا)، تمكن من إطلاق النشاط الكهربائي في السحب الرعدية بواسطة ليزر فائق القصر. يجب توفر كمية كبيرة من الطاقة وهي 5 تيراواط، خلال مدة النبضة القصيرة. للحظات، يتمثل تطبيق البرق الموجه بالليزر في استخدام الطاقة لتحويل البرق ومنع الضرر بدلاً من تجميع طاقة البرق.[11]
انظر أيضاً
المصادر
- ^ أ ب "Could you power a city with lightning?". physics.org. Retrieved 1 September 2011.
- ^ Yasuhiro Shiraishi; Takahiro Otsuka (September 18, 2006). "Direct measurement of lightning current through a wind turbine generator structure". Electrical Engineering in Japan. 157 (4): 42. doi:10.1002/eej.20250. S2CID 110075189.
- ^ "The Electrification of Thunderstorms," Earle R. Williams, والتي تصل لـ Scientific American, November 1988, pp. 88–99
- ^ Dvorak, Paul. "How Much Power in a Bolt of Lightning". Windpower. Retrieved 1 October 2016.
- ^ أ ب Knowledge, Dr. (October 29, 2007). "Why can't we capture lightning and convert it into usable electricity?". The Boston Globe. Retrieved August 29, 2009.
- ^ Helman, D.S. (2011). "Catching lightning for alternative energy". Renewable Energy. 36 (5): 1311–1314. doi:10.1016/j.renene.2010.10.027.
- ^ أ ب Glassie, John (December 9, 2007). "Lightning Farms". The New York Times. Retrieved August 29, 2009.
- ^ Uman Receives 2001 Fleming Medal. www.agu.org
- ^ Discovery News Lighting Control https://www.youtube.com/watch?v=eBzxn2LEJoE
- ^ "Teramobile".
- ^ Jérôme Kasparian; Jean-Pierre Wolf (2010). On lightning control using lasers (PDF). Springer Series in Chemical Physics. Vol. 98. pp. 109–122. Bibcode:2010pui5.book..109K. doi:10.1007/978-3-642-03825-9_6. ISBN 978-3-642-03824-2.
{{cite book}}:|journal=ignored (help)