Otthon » Újszülöttek » Zivatar energia. Nemzetközi hallgatói tudományos hírlevél

Zivatar energia. Nemzetközi hallgatói tudományos hírlevél

A villám tulajdonságait felhasználva, hogy magas tárgyak felé irányítsák, különösen, ha jól vezetik az elektromosságot, „elkaphatja” a villámokat. Szakszervezetünk erre a célra olyan léggömböket használt, amelyek a földhöz kapcsolt fémkábeleket a zivatarfelhőkbe emelték. Ezekben az esetekben az „elkapott” villámot csak tudományos célokra használták fel.

A villámkisülés által végzett munka meghatározásával felmérhető, hogy mennyire jövedelmező a villámenergiát műszaki célokra felhasználni. Mivel a villámlás nagyon rövid ideig tart, ez az energia nagyon kicsinek bizonyul. A számítások szerint egy villám átlagosan csak néhány rubelbe kerülhet. A villám ilyen alacsony hatásfoka mellett nehéz műszaki felhasználásának megvalósíthatóságáról beszélni. A villám energiaforrásként való felhasználása azért is nehézkes, mert egy zivatarszezonban még egy nagyon magas villámhárítóban is (400-800 méterrel a talaj felett) a villám legfeljebb 20-25 alkalommal csap be.

Mivel a gömbvillámot viszonylag kevesen tanulmányozták, még mindig nincsenek megbízhatóan bevált védekezési módszerek ellene. Bár előfordult már, hogy a gömbvillám egy zárt...

A villámcsapás elkerülése érdekében zivatar idején kerülje a villámhárítók vagy magas egyedi tárgyak (oszlopok, fák) közeledését 8-10 méternél kisebb távolságra. Ha valakit elkap egy zivatar a távolban...

A kolhoz és a vidéki épületeket a zivataroktól védő villámhárító építésének fő követelményei magának az eszköznek az alacsony költsége és egyszerűsége. A legjobb védelem a villámhárító, amelyet a nagyon…

Villámaktivitás-kutatás

Idén a NASA Tropical Storm Measuring Mission műholdjával dolgozó szakemberek adatokat tettek közzé a bolygó különböző régióiban előforduló zivatarok számáról. A tanulmány szerint ismertté vált, hogy vannak olyan területek, ahol az év során négyzetkilométerenként akár 70 villámcsapás is előfordul.

Problémák a villámenergiában

A villámlás nagyon megbízhatatlan energiaforrás, mivel lehetetlen előre megjósolni, hol és mikor fordul elő zivatar.

A villámenergiával kapcsolatos másik probléma, hogy a villámkisülés a másodperc töredékéig tart, és ennek következtében az energiáját nagyon gyorsan kell tárolni. Ehhez erős és drága kondenzátorokra lesz szükség. Különféle oszcillációs rendszerek is használhatók második és harmadik típusú áramkörrel, ahol a terhelés a generátor belső ellenállásához illeszthető.

A villámlás összetett elektromos folyamat, és több típusra oszlik: negatív - a felhő alsó részében felhalmozódó - és pozitív - a felhő felső részében felhalmozódó. Ezt a villámfarm kialakításánál is figyelembe kell venni.

Egyes becslések szerint egy erős zivatar annyi energiát szabadít fel, amennyit az Egyesült Államok teljes lakossága elfogyaszt 20 perc alatt.

Írjon véleményt a "Villámenergia" cikkről

Megjegyzések

Lásd még

Reiser, a gázhalmazállapotú közegekben bekövetkező optikai lebomlás tanulmányozásának szentelt fejezet.

A zivatarenergiát jellemző részlet

„Igen, igaza van, ennek a tölgynek ezerszer igaza van” – gondolta Andrej herceg, engedjék meg, hogy mások, fiatalok ismét engedjenek ennek a megtévesztésnek, de tudjuk, az élet, a mi életünknek vége! Ezzel a tölgyfával kapcsolatban reménytelen, de sajnos kellemes gondolatok egészen új sorozata merült fel Andrej herceg lelkében. Ez alatt az út során mintha újra végiggondolta volna az egész életét, és ugyanarra a régi megnyugtató és reménytelen következtetésre jutott, hogy nem kell semmit kezdenie, úgy kell leélnie az életét, hogy ne tegyen rosszat, ne aggódjon és ne akarjon semmit. .

A rjazanyi birtok gyámügyeivel kapcsolatban Andrej hercegnek találkoznia kellett a kerület vezetőjével. A vezető Ilja Andreics Rosztov gróf volt, és Andrej herceg május közepén elment hozzá.
Már meleg tavaszi időszak volt. Az erdő már teljesen felöltözött, por volt és olyan meleg volt, hogy a víz mellett elhaladva úszni akartam.
Andrej herceg komoran és azon megfontoltan gondolkodva, hogy mit és mit kell megkérdeznie a vezetőtől, felhajtott a kerti sikátoron Rosztovék Otradnenszkij házához. Jobbra, a fák mögül hallotta egy nő vidám kiáltását, és látta, hogy a lányok tömege rohan a babakocsija felé. A többiek előtt egy fekete hajú, nagyon vékony, furcsán vékony, fekete szemű, sárga cincérruhás, fehér zsebkendővel átkötött lány szaladt fel a hintóhoz, amely alól fésült hajszálak szöktek ki. A lány sikoltott valamit, de felismerve az idegent, anélkül, hogy ránézett volna, nevetve futott vissza.
Andrej herceg hirtelen fájdalmat érzett valamitől. Olyan jó volt a nap, olyan ragyogóan sütött a nap, minden olyan vidám volt körülötte; és ez a vékony és csinos lány nem tudott és nem is akart tudni a létezéséről, és elégedett volt saját különálló - valószínűleg hülye -, de vidám és boldog életével. „Miért olyan boldog? mire gondol! Sem a katonai szabályozásról, sem a rjazani kilépők felépítéséről. Mire gondol? És mi teszi őt boldoggá?” – kérdezte Andrej herceg önkéntelenül is kíváncsian.
Ilja Andreics gróf 1809-ben ugyanúgy Otradnojeban élt, mint korábban, vagyis szinte az egész tartománynak otthont adott vadászatokkal, színházakkal, vacsorákkal és zenészekkel. Ő is, mint minden új vendég, örült, hogy láthatja Andrej herceget, és szinte erőszakkal elhagyta az éjszakát.
Az egész unalmas nap során, amely alatt Andrej herceget a rangidős házigazdák és a legtiszteltebb vendégek foglalták el, akikkel a közelgő névnap alkalmából megtelt az öreg gróf háza, Bolkonszkij többször is Natasára nézett, aki nevetve és szórakozva a társaság másik fiatal fele között, folyamatosan azt kérdezte magában: „Mire gondol? Miért olyan boldog!”
Este új helyen egyedül maradva sokáig nem tudott elaludni. Olvasott, majd eloltotta a gyertyát és újra meggyújtotta. A bentről zárt redőnyös szobában meleg volt. Haragudott erre a hülye öregúrra (ahogy Rosztovnak nevezte), aki őrizetbe vette, és biztosította, hogy a városban még nem szállították ki a szükséges papírokat, és bosszantotta magát, amiért itt maradt.

A zivatarenergia egy olyan módszer, amelyen energiát nyernek a villámenergia felfogásával és elektromos hálózatokba való átirányításával. Ez a fajta energia megújuló energiaforrásokat használ. A villám egy nagy elektromos szikra, amely a légkörben jelenik meg. A kutatók értékelései alapján megállapították, hogy másodpercenként átlagosan 100 villámcsapás történik. Az összes villám körülbelül egynegyede csap a földbe. A kutatások kimutatták, hogy a villámok átlagos hossza általában körülbelül 2,5 km, vannak olyan kisülések, amelyek akár 20 km-es távolságra is terjedhetnek. Ha olyan villámfogó állomást telepít, ahol a villámlás magánjelenségnek számít, akkor lehetőség nyílik nagy mennyiségű energia beszerzésére, amelyet a fogyasztók felhasználnak.

villámenergia

alternatív energiaforrások

elektromos áram

1. Lvovich I.Ya. Alternatív energiaforrások& / I.Ya. Lvovich, S.N. Mokhnenko, A.P. Preobrazhensky // A Voronyezsi Állami Műszaki Egyetem közleménye. 2011. T. 7. No. 2. P. 50-52.

2. Lvovich I.Ya. Alternatív energiaforrások& / I.Ya. Lvovich, S.N. Mokhnenko, A.P. Preobraženszkij // Főszerelő. 2011. 12. szám P. 45-48.

3. Mokhnenko S.N. Alternatív energiaforrások& / S.N. Mokhnenko, A.P. Preobraženszkij // A tudományos felfedezések világában. 2010. 6-1. 153-156.

4. Oleinik D.Yu. A modern alternatív energia kérdései / D.Yu.Oleynik, K.V. Kaydakova, A.P. Preobrazhensky // A Voronyezsi Csúcstechnológiai Intézet közleménye. 2012. 9. szám 46-48.

5. Boluchevskaya O.A. A modern környezetbiztonság kérdései / O.A. Boluchevskaya, V.N. Filipova& // A társadalmi problémák modern tanulmányai. 2011. T. 5. No. 1. P. 147-148.

6. Preobrazhensky A.P. Többszempontú megközelítés alkalmazása az alternatív energiaforrások rendszerének elemzésében / A.P. Preobrazhensky // Modellezés, optimalizálás és információs technológiák. 2017. 2. szám (17). 11. o.

7. Shishkina Yu.M. A közigazgatás kérdései / Yu.M. Shishkina, O.A. Boluchevskaya // A társadalmi problémák modern tanulmányai. 2011. T. 6. No. 2. P. 241-242.

8. Nechaeva A.I. A környezetszennyezés mértékét felmérő alrendszer kiépítéséről / A.I. Nechaeva& // Nemzetközi hallgatói tudományos közlemény. 2016. 3-2. 231. o.

9. Shcherbatykh S.S. A környezeti vizsgálati alrendszer kiépítéséről / S.S. Shcherbatykh // Nemzetközi hallgatói tudományos közlemény. 2016. 3-2. 240-241.

10. Yakimenko A.I. Modern energiaforrások alkalmazása / A.I. Yakimenko& // Nemzetközi hallgatói tudományos közlemény. 2016. 3-2. 242. o.

Az emberiségnek folyamatosan szüksége van energiafogyasztásra – ez ősidők óta megfigyelhető. Az energia jelenléte nemcsak egy összetett létező társadalom normális működéséhez szükséges, hanem ahhoz is, hogy az emberi szervezet között biztosított legyen a fizikai lét.

Ha elemezzük az emberi társadalom fejlődésének jellemzőit, meggyőződhetünk arról, hogy ezeket nagymértékben az energia kitermelése és felhasználása határozza meg. Az energetikai potenciál meglehetősen nagy befolyása figyelhető meg a különböző technikai innovációk bevezetésének módjára, nehezen tudjuk elképzelni a fejlődési lehetőségek megvalósítását az ipari szférában, a tudományban, a kultúrában a földi energiaforrások felhasználása nélkül. Az energiafelhasználás alapján az emberiségnek lehetősége nyílik arra, hogy egyre kényelmesebb életkörülményeket teremtsen, miközben meredeken nő a szakadék közte és a természet között.

Megállapítható, hogy az energiatermeléshez kapcsolódó különféle módszerek kifejlesztésével kapcsolatos folyamatok az ókorban keletkeztek, már akkor megtanulhatták az emberek a tüzet gyújtani, és a meglévő körülmények között tüzelőanyag-mozgás zajlik a komplex városi rendszerekben. .

Abból a tényből kiindulva, hogy fennáll a lehetőség a természetes tüzelőanyag-források (olaj, gáz stb.) idővel történő kimerülésére, alternatív energiaforrások felkutatására folyik a munka. Ezek alapján meg lehet jegyezni a villámenergia lehetőségeit.

A villámenergia egy olyan módszer, amely lehetővé teszi az energia beszerzését azon a tényen alapuló, hogy a villám energiáját rögzítik és átirányítják az elektromos hálózatokhoz. Ez a fajta energia megújuló energiaforráson alapul. A villám egy nagy elektromos szikra, amely a légkörben jelenik meg. Többnyire zivatar idején figyelhető meg. A villámlás erős fényvillanásnak tekinthető, és mennydörgés kíséri. Érdekes, hogy más bolygókon is megfigyelhető a villámlás: Jupiter, Vénusz, Szaturnusz stb. A villámkisülés áramértéke elérheti a több tíz, sőt több százezer ampert is, a feszültség értéke pedig elérheti a több millió voltot. .

A villámlás elektromos természetének kutatását B. Franklin amerikai fizikus munkáiban végezték, az ő fejlesztései alapján kísérleteket végeztek a zivatarfelhőkből való elektromosság kinyerésére. Franklin 1750-ben publikált egy munkát, amelyben leírja a zivatarok alatt repített sárkányokkal végzett kísérleteket.

Mihail Lomonoszovot tekintik az első hipotézis szerzőjének, amelynek keretein belül magyarázatot találtak a zivatarfelhők villamosításának jelenségére. Több tíz kilométeres magasságban a légkör vezető rétegei találhatók a 20. században. A különböző kutatási módszerek bevonása alapján ez a térre is vonatkozik, lehetőségek nyíltak a légkör különböző jellemzőinek vizsgálatára.

A légköri elektromosság a légköri régióban előforduló különféle elektromos jelenségeknek tekinthető. A légköri elektromosság kutatása során a légkör elektromos terét, ionizációjának jellemzőit, az elektromos áramok jellemzőit és egyéb tulajdonságokat vizsgálják. A légkör elektromosságának különböző megnyilvánulásai vannak a helyi meteorológiai tényezők hatására. A légköri elektromosság területén számos folyamat figyelhető meg mind a troposzférikus, mind a sztratoszférikus régióban.

A légköri elektromossággal kapcsolatos elméletek kidolgozását C. Wilson és Ya.I. kutatók végezték. Frenkel. Wilson elmélete alapján lehetőség van egy kondenzátor leválasztására, lapjai a Földet és az ionoszférát ábrázolják, töltésük pedig a zivatarfelhők felől történik. Az atmoszférában elektromos mező jelenik meg annak a ténynek köszönhetően, hogy a kondenzátor lemezei között potenciálkülönbség keletkezik. Frenkel elmélete alapján lehetőség nyílik a légkör elektromos terejének magyarázatára a troposzférikus régióban fellépő elektromos jelenségek alapján.

A kutatások azt mutatják, hogy sok esetben a villámok átlagos hossza eléri a 2,5 km-es kisüléseket, amelyek akár 20 km-es távolságra is kiterjednek.

Meg lehet jegyezni a villámlás bizonyos osztályozását.

Beszéljük meg a földi villámmal kapcsolatos jellemzőket. A földi villám kialakulásakor több szakasz kombinációjaként is ábrázolható. Az első szakaszban azokon a területeken, ahol az elektromos tér eléri a kritikus értéket, látható az ütközési ionizáció jelensége, először szabad töltések hatására jön létre, ezek mindig megfigyelhetők a környező levegőben, az elektromosság miatt. mezőben nagy sebességet érnek el a talaj irányában, és a levegőt alkotó molekulákkal való ütközés következtében ionizációjuk következik be.

Ha figyelembe vesszük a modern elképzeléseket, akkor az ionizációs folyamatok megvalósítása a légkörben kisülés esetén a nagy energiájú kozmikus sugárzás - részecskék - hatása miatt történik, és megfigyelhető, hogy a levegőben a letörési feszültség csökken, ha összehasonlítjuk. normál körülmények között. Ekkor elektronlavinák keletkeznek, ezek elektromos kisülésekben a megfelelő szálakká alakulnak át, streamerekről beszélnek, ezek jól vezető csatornák, az egyesülés miatt nagy vezetőképességű csatorna alakul ki.

Lépésenkénti mintázat alapján történik egy ilyen vezér mozgása a talaj felé, eléri a több tízezer km/s sebességet, majd lelassul a mozgása, megfigyelhető, hogy csökken az izzás, majd kezdődik a következő lépés. . A vezető mozgásának átlagos sebessége a Föld felszíne felé körülbelül 200 000 m/s lesz. A földfelszín közelében a feszültség fokozódik, és egy válaszsugárzó keletkezik, amely azután kapcsolódik a vezetőhöz. A villámlás hasonló jellemzőjét használják villámhárító létrehozásakor.

Az utolsó szakaszban a fő villámkisülés következik be, ebben az áramértékek elérik a több százezer ampert, a fényerőt megfigyelik, jelentősen nagyobb, mint a vezető fényereje, emellett a sebesség értéke is a mozgás több tíz km/m lesz. A fő ürítéshez tartozó csatornában a hőmérséklet akár több ezer fokot is elér. A villámcsatorna hossza általában több kilométer lesz.

A felhőn belüli villámok esetében többnyire csak vezetőelemek vannak, ezek hossza 1 és 150 km között van. Amikor villámlik, az elektromos és mágneses mezők változásait, valamint a rádiósugárzást figyelik meg, és légkörről beszélnek.

Több mint 20 éve fedeztek fel egy bizonyos típusú villámot, az úgynevezett tündéket, amelyek a légkör felső tartományába tartoznak. Nagyméretű kúpfáklyák, amelyek átmérője körülbelül 400 km. Egy bizonyos idő elteltével más típusokat fedeztek fel - a fúvókákat, amelyeket csőkúpként mutattak be, kék színűek, magasságuk elérte a 40-70 km-t.

A kutatók értékelései eredményeként kiderült, hogy másodpercenként átlagosan körülbelül 100 villámcsapás történik. Az összes villám körülbelül egynegyede csap a föld felszínére.

A villámkisülés elektromos robbanásnak tekinthető, és bizonyos esetekben hasonló a detonációs folyamathoz. Emiatt lökéshullám jelenik meg, melynek fellépése közvetlen közelség esetén veszélyes, épületekben, fákban károkat okozhat. Nagy távolságok esetén a lökéshullámok hanghullámokká degenerálódnak - mennydörgés hallatszik.

Megjegyzendő, hogy egyes orosz városokban hány nap átlagosan fordul elő zivatar: Arhangelszkben - 16, Murmanszkban - 5, Szentpéterváron - 18, Moszkvában - 27, Voronyezsben - 32, Rosztov a Donnál - 27, Asztrahán - 15, Szamara - 26, Kazan - 23, Jekatyerinburg - 26, Sziktivkar - 21, Orenburg - 22, Ufa - 29, Omszk - 26, Hanti-Manszijszk - 17, Tomszk - 23, Irkutszk - 15, Jakutszk - 14, Petropavlovszk Kamcsatszkij - 0, Habarovszk - 20, Vlagyivosztok - 9.

A zivatarfelhőknek van egy bizonyos osztályozása, amelyet a zivatarjellemzők alapján hajtanak végre, és ezek a jellemzők nagymértékben függenek attól a meteorológiai környezettől, amelyben a zivatarfejlődési folyamatok előfordulnak. Az egysejtű gomolyfelhők esetében a fejlődési folyamatok akkor mennek végbe, amikor gyenge a szél és a nyomás gyengén változik. Helyi zivatarok jelennek meg.

A felhők jellemző mérete, hogy átlagosan körülbelül 10 kilométeresek lesznek, élettartamuk nem haladja meg az 1 órát. Jó idő esetén gomolyfelhő kialakulása után zivatar jelenik meg. A kedvező körülmények miatt a gomolyfelhők különböző irányokba nőnek.

A felhők felső részein a lehűlés során jégkristályok képződnek, és a felhők erőteljes gomolyfelhőkké alakulnak. Megteremtik a feltételeket a csapadék kialakulásához. Cumulonimbus felhő lesz. A párolgó csapadékrészecskék miatt a környező levegőben lehűlési folyamatok figyelhetők meg. Az érettség szakaszában a felhőkben egyszerre vannak felfelé és lefelé irányuló légáramlatok.

A felhők összeomlásának szakaszában a lefelé irányuló áramlások vannak túlsúlyban, majd fokozatosan beborítják a teljes felhőt. A zivatarok nagyon elterjedt típusa a többcellás fürtös zivatar. Méretük elérheti a 10-1000 kilométert. Egy többcellás klaszternél a zivatarcellák egy halmaza vannak feljegyezve, amelyek egyetlen egészként mozognak, de a klaszter minden egyes cellája a zivatarfelhők változásának különböző lépéseiben helyezkedik el. Az érettségi stádiumban létező zivatarcellákban többnyire a klaszter központi része, a pusztuló sejtekben pedig a fürt hátszél része a jellemző. Átmérőjük nagyrészt körülbelül 20-40 km. Többcellás klaszteres zivatarok esetén jégeső és zápor is előfordulhat.

A többcellás lineáris zivatarok felépítésében egy zivatarsor figyelhető meg, amely a széllökések mentén a vezető frontvonalakban hosszú, meglehetősen fejlett fronttal rendelkezik. A zivatarok miatt nagy jégeső és heves felhőszakadás is előfordulhat.

A szupersejt-felhők előfordulása viszonylag ritka lehet, de előfordulásuk nagy veszélyt jelenthet az emberi életre. Hasonlóság van a szupercellás felhő és az egysejtű felhő között, amelyekre egy felfelé irányuló áramlás jellemző. Különbség azonban van, hogy a sejt mérete meglehetősen nagy: az átmérő elérheti a több tíz kilométert, a magasságok körülbelül 10-15 kilométerek lesznek (egyes esetekben a felső határ sztratoszférába való behatolása folyamatban van) . Zivatar kezdetén a levegő hőmérséklete a talaj közelében jellemzően +27:+30 körüli vagy afeletti. Jellemzően gyenge eső esik a szupercella-felhő élén.

A kutatók repülőgép- és radarkutatások alapján kimutatták, hogy egy-egy zivatarcella magassága sok esetben körülbelül 8-10 km lehet, élettartama pedig körülbelül 30 perc. Fel- és lefelé áramlás esetén az elszigetelt zivatarokra jellemző, hogy átmérője 0,5-2,5 km, magassága 3-8 km között mozog.

A zivatarfelhők sebességének és mozgásának paraméterei függenek attól, hogy hogyan helyezkednek el a földfelszínhez képest, hogyan zajlanak kölcsönhatási folyamatok a felhők felszálló és leszálló áramlásai mentén a légkör azon területeivel, ahol a zivatarfejlődési folyamatok zajlanak. megfigyelt. Egy elszigetelt zivatar sebessége általában 20 km/h nagyságrendű, de egyes zivatarokban ennél magasabb értékek is elérhetők. Ha szélsőséges helyzetek vannak, akkor a sebességértékek zivatarfelhőben akár 65-80 km/h is lehet.

A zivatar energiáját a látens hő adja, amely akkor szabadul fel, amikor a vízgőz lecsapódik és felhőcseppek képződnek. Ezekben a folyamatokban a légkörben kondenzálódó víz minden grammjára körülbelül 600 kalória hő szabadul fel. Amikor a vízcseppek megfagynak a felhők tetején, grammonként körülbelül 80 kalóriával több szabadul fel. A felszabadulási folyamatok során keletkező hőenergia részben energiává alakul, ami a felfelé irányuló áramlásokhoz kapcsolódik. A zivatarok összenergiájának becslésekor 108 kilowattóra nagyságrendű értéket kaphatunk, amit 20 kilotonnás nukleáris töltéssel korrelálhatunk. Nagy többcellás zivatarok esetén az energiaérték több mint 10-szeres lehet.

A zivatarfelhők belső és külső régióiban az elektromos töltések elhelyezkedésének szerkezeti jellemzői összetett mintáknak vannak kitéve. Ugyanakkor elképzelhető egy általánosított kép a felhő érettségi szakaszát jellemző elektromos töltések eloszlásáról. Nagyon nagy hozzájárulás a pozitív dipólusszerkezethez. Ebben a felhő felső részén pozitív töltés, a felhő belső részében negatív töltés található. Amikor a légköri ionok a felhő szélein mozognak, árnyékoló rétegek képződési folyamatai lépnek fel, amelyek a felhők elektromos szerkezetének elfedéséhez vezetnek a rajtuk kívül található megfigyelőkhöz képest. Az elemzés arra a tényre vezet, hogy a negatív töltések olyan magasságokban jelentkeznek, amelyeket -5 és -17 °C közötti környezeti hőmérséklet jellemez. Ahogy a felhőkben a felfelé irányuló áramlás sebessége nő, a negatív töltések középpontjainak magassága nő.

A zivatarfelhők elektromos szerkezetének jellemzői különböző megközelítésekkel magyarázhatók. A fő hipotézisek szerint megjelölhető olyan, amely azon alapul, hogy a nagy felhőrészecskéket elsősorban negatív, míg a könnyű részecskéket pozitív töltés jellemzi. Ezenkívül a nagy részecskék nagy esési sebességgel rendelkeznek, amit laboratóriumi kísérletek is megerősítettek. Más villamosítási mechanizmusok megnyilvánulásai is lehetnek. Amikor a felhőben jelenlévő térfogati elektromos töltés bizonyos értékekre nő, villámkisülés lép fel.

Az elemzés azt mutatja, hogy a villámlás meglehetősen megbízhatatlan energiaforrásnak tekinthető, mivel meglehetősen nehéz megjósolni, hogy hol és mikor jelenik meg a zivatar. A villámlás több százmillió voltos nagyságrendű feszültséget vezet be, és egyes villámcsapások esetén a csúcsáram értéke akár 200 kiloamper is lehet (általában 5-20 kiloamper).

Vannak problémák a villámenergiával is, amelyek a villámkisülések nagyon rövid időtartamával járnak - ebben a tekintetben nagy teljesítményű és nagyon drága kondenzátorok használata szükséges.

Vagyis nagyszámú probléma figyelhető meg. De ha olyan villámfogó állomást telepít, ahol a villámlás gyakori előfordulásnak számít, akkor nagy mennyiségű energiát biztosíthat a fogyasztóknak.

Bibliográfiai link

Kuznetsov D.A. A MODERN VILLÁM ENERGIA FEJLESZTÉSÉNEK LEHETŐSÉGEI // International Student Scientific Bulletin. – 2017. – 4-6. sz.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=17585 (Hozzáférés dátuma: 2019.06.15.). Figyelmébe ajánljuk a Természettudományi Akadémia kiadója által kiadott folyóiratokat

Az egyik első olyan vállalat, amely a zivatarfelhőkből származó energiát használta fel, az amerikai Alternative Energy Holdings volt. Javaslatot tett az ingyenes energia felhasználására a zivatarfelhők elektromos kisüléseiből származó energia összegyűjtésével és újrahasznosításával. A kísérleti installáció 2007-ben indult, és a „villámgyűjtő” nevet kapta. A zivatarjelenségekkel kapcsolatos fejlesztések és kutatások hatalmas energiafelhalmozódást tartalmaznak, amelyet egy amerikai cég javasolt villamosenergia-forrásként használni.

Villámerőmű

A villámerőmű lényegében egy klasszikus erőmű, amely a villámenergiát elektromos árammá alakítja. Jelenleg a villámerőművet aktívan kutatják, és talán a közeljövőben nagy mennyiségben jelennek meg a villámerőművek más tiszta energián alapuló erőművek mellett.

A villám, mint a villámlökések forrása

A zivatarok elektromos kisülések, amelyek nagy mennyiségben halmozódnak fel a felhőkben. A zivatarfelhők légáramlásának köszönhetően pozitív és negatív töltések halmozódnak fel és válnak el egymástól, bár a témával kapcsolatos kérdéseket még kutatják.

A felhőkben az elektromos töltések kialakulásával kapcsolatos egyik általános feltételezés annak a ténynek köszönhető, hogy ez a fizikai folyamat a Föld állandó elektromos mezőjében történik, amelyet M. V. Lomonoszov fedezett fel a kísérletek során.

Rizs. 3.1.

Bolygónk mindig negatív töltésű, és az elektromos térerősség a földfelszín közelében körülbelül 100 V/m. Ezt a Föld töltései határozzák meg, és kevéssé függ az év és a napszaktól, és szinte azonos a földfelszín bármely pontján. A Földet körülvevő levegő szabad töltésekkel rendelkezik, amelyek a Föld elektromos tere irányában mozognak. A Föld felszínéhez közeli levegő köbcentiméterenként körülbelül 600 pár pozitív és negatív töltésű részecskét tartalmaz. A földfelszíntől való távolság növekedésével a töltött részecskék sűrűsége a levegőben növekszik. A levegő vezetőképessége a Föld közelében alacsony, de a földfelszíntől 80 km-re 3 milliárdszorosára nő, és eléri az édesvíz vezetőképességét.

Így a Föld a környező atmoszférával az elektromos tulajdonságokat tekintve egy kolosszális méretű gömbkondenzátorként ábrázolható, melynek lemezei a Föld és a Föld felszínétől 80 km-re elhelyezkedő vezetőképes levegőréteg. . A lemezek közötti szigetelőréteg egy 80 km vastag, alacsony elektromos vezetőképességű levegőréteg. Az ilyen kondenzátor lemezei között a feszültség körülbelül 200 kV, és az ennek a feszültségnek a hatására áthaladó áram 1,4 kA. A kondenzátor teljesítménye körülbelül 300 MW. Ennek a kondenzátornak az elektromos mezőjében zivatarfelhők alakulnak ki, és zivatarjelenségek a Föld felszínétől 1-8 km-es tartományban fordulnak elő.

A villám, mint az elektromos töltések hordozója, a többi AES-hez képest az elektromossághoz legközelebb álló forrás. A felhőkben felhalmozódó töltés potenciálja több millió volt a Föld felszínéhez képest. A villámáram iránya lehet a talajtól a felhő felé, a felhő negatív töltésével (az esetek 90%-ában), vagy a felhőtől a talaj felé (az esetek 10%-ában). A villámkisülés időtartama átlagosan 0,2 s, ritkán 1...1,5 s, az impulzus bevezető élének időtartama 3-20 μs, az áram több ezer amper, 100 kA-ig, a csatorna hőmérséklete eléri a 20 000 C-ot, erős mágneses tér és rádióhullámok jelennek meg. Villámok is kialakulhatnak porviharok, hóviharok és vulkánkitörések során.

alternatív energiájú villámerőmű

Villámerőmű működési elve

Ugyanazon a folyamaton alapul, mint a többi erőműben: forrásenergia átalakítása villamos energiává. Lényegében a villám ugyanazt az elektromosságot tartalmaz, vagyis semmit sem kell átalakítani. A „szokásos” villámkisülés fenti paraméterei azonban olyan nagyok, hogy ha ez az elektromosság a hálózatba kerül, akkor az összes berendezés pillanatok alatt kiég. Ezért nagy teljesítményű kondenzátorokat, transzformátorokat és különféle típusú konvertereket vezetnek be a rendszerbe, amelyek ezt az energiát az elektromos hálózatokban és berendezésekben szükséges használati feltételekhez igazítják.

A villámerőmű előnyei és hátrányai

A villámerőművek előnyei:

A föld-ionoszférikus szuperkondenzátor folyamatosan újratöltődik megújuló energiaforrások – a nap és a földkéreg radioaktív elemei – felhasználásával.

A villámerőmű semmilyen szennyező anyagot nem bocsát ki a környezetbe.

A villámállomások felszereltsége nem feltűnő. A léggömbök túl magasak ahhoz, hogy szabad szemmel láthatóak legyenek. Ehhez távcsőre vagy távcsőre lesz szüksége.

A villámerőmű folyamatosan képes energiát termelni, ha a golyókat a levegőben tartják.

A villámerőművek hátrányai:

A villámáramot, akárcsak a nap- vagy szélenergiát, nehéz tárolni.

A villámerőmű-rendszerekben a magas feszültség veszélyes lehet a kezelőszemélyzet számára.

A légkörből nyerhető villamos energia teljes mennyisége korlátozott.

A villámenergia legjobb esetben is csak kis mértékben kiegészíti más energiaforrásokat.

Így a villámenergia jelenleg meglehetősen megbízhatatlan és sérülékeny. Ez azonban nem csökkenti annak jelentőségét az AES-re való átállás javára. A bolygó egyes területei kedvező feltételekkel telítettek, ami jelentősen elősegítheti a zivatarjelenségek tanulmányozását, és belőlük a szükséges áramot.

9. osztályos tanulók Mihail Artamonov, Dmitrij Denisov, Diana Ratsa

Az ember megtanulta használni a vízenergiát vízerőművek építésével, a szélenergiát szélerőművek építésével, sőt az atomenergiát atomerőművek építésével. Napjainkban a napelemekben felhalmozott napenergiát aktívan használják fel.

A jövőben az emberiség alternatív energiaforrásokat fog keresni. A Föld bolygó természeti erőforrásai előbb-utóbb kimerülnek, és új energiaforrásokat kell kifejleszteni. Talán az emberiség megtanulja használni a villámenergiát. A villámlás sok áramot és sok feszültséget tartalmaz.

Ebben a projektben megpróbáltuk elméletileg leírni a villámenergia átalakításának lehetséges lehetőségét. A témában kutatás és fejlesztés folyik az Egyesült Államokban. Ez a munka téma ma és a jövőben is aktuális.