Žaibas yra elektros iškrova, kuri atsiranda dėl teigiamų ir neigiamų krūvių disbalanso, susikaupusio audros debesyse. Dauguma žaibų įvyksta tarp debesų arba jų viduje, tačiau kasmet Jungtinėse Valstijose žaibas žemę pasiekia apie 40 milijonų kartų, kaip teigia Ligų kontrolės ir prevencijos centrai, sekantys žaibų sukeltas traumas ir mirčių atvejus.
Ar galime panaudoti žaibo energiją bendruomenėms aprūpinti?
Šioje dalyje aptariama, ar įmanoma išnaudoti žaibo energiją tam, kad būtų tiekiama elektros energija.
Žaibo energijos kiekis
Žaibas generuoja dešimt kartų daugiau elektros energijos nei aukštos įtampos elektros linijose.
Jis taip pat sukuria šiluminę energiją, kurios temperatūra viršija Saulės paviršiaus temperatūrą, bei garso energiją (griaustinį), sklindančią 40 kilometrų atstumu.
Nors žaibo blyksnis trunka vos milisekundę, manoma, kad jis gali sugeneruoti iki 10 gigavatų (GW) elektros energijos – tai prilygsta šeštadaliui visų 2021 m. Jungtinėse Valstijose įrengtų saulės baterijų stogų pajėgumo. Vis dėlto šios energijos sugavimas ir panaudojimas tebėra sudėtingas uždavinys.
Ar žinojote?
Vienas žaibo blyksnis gali turėti iki milijardo voltų įtampos ir daugiau nei 100 000 amperų srovės.
Ar galime surinkti žaibo energiją?
Žaibas perneša arba generuoja tris energijos formas: elektrą, šilumą ir garsą. Mokslininkai pastaraisiais metais nagrinėja galimybes, kaip galėtume panaudoti šią energiją:
- Naudoti elektros energiją elektrinėms transporto priemonėms įkrauti.
- Naudoti šilumos energiją garui gaminti ir sukti turbinas.
- Naudoti garsą elektros energijai generuoti ir išgauti vandenilį kaip beanglį kurą.
Elektros surinkimas
Daug bandymų buvo atlikta naudojant aukštos įtampos perjungimo grandines ir magnetinius kondensatorius žaibo energijai sugauti ir saugoti. Yra sukurta daugybė patentų, aprašančių žaibo pavertimo elektros energija sistemas, tačiau nė viena iš jų dar nėra plačiai taikoma.
Žemė veikia kaip elektros masė, nes ji gali sugerti neribotą elektros srovės kiekį su minimaliais padariniais. Tačiau iššūkis slypi tame, kaip žaibo energiją sumažinti iki saugaus lygio.
Pavyzdžiui, elektros tinklas jau veikia taip: aukštos įtampos linijomis elektros energija iš elektrinių perduodama 345 000 voltų įtampa, o per įvairias pastotes ji palaipsniui sumažinama iki 120 voltų įtampą turinčios elektros, kuri tiekiama namų ūkiams. Vis dėlto žaibo įtampos sumažinimas nuo milijonų iki milijardo voltų iki saugaus lygio yra kol kas neišspręsta problema.
Šilumos energijos surinkimas
Pagal Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos duomenis, žaibo energija laikinai įkaitina orą iki maždaug 50 000 laipsnių pagal Farenheitą – tai yra karščiau nei Saulės paviršius.
Nauji tyrimai, susiję su šilumos pavertimu elektra, leidžia manyti, kad galbūt pavyktų panaudoti žaibo generuojamą šilumą. Paramagnonai – mažos dalelės, veikiant kaip puslaidininkiai, gali šilumą paversti elektros energija. Vis dėlto šis tyrimas pirmiausia orientuojasi į praktinius šilumos šaltinius, tokius kaip gamybos procesų atliekų šiluma.
Garso energijos pavertimas
Garso energija taip pat gali būti paverčiama elektra. Žaibo sukeltas ekstremalus karštis sukelia oro sprogimą, kuris sukuria griaustinio bangas. Griaustinio garsas, artėjantis iki 120 decibelų, yra pakankamai galingas, kad sukeltų susidomėjimą energijos išgavimu. Tačiau šiuo metu tyrimai daugiausia sutelkti į pastovesnius garso šaltinius, pvz., miesto triukšmo taršą.
Perspektyvos žaibo energijos išgavimui
Elektros tiekimo sistemoje pasiūla visada turi atitikti paklausą, kitaip sistema sutrinka ir kyla elektros energijos tiekimo sutrikimai. Žaibo energijos išgavimui iššūkį kelia jos nepastovumas – žaibo atsiradimo vietos ir laiko nuspėjamumas yra kur kas sudėtingesnis nei vėjo ar saulės energijos.
Be to, energijos saugojimo pramonė dar tik vystosi, o saugyklos turės atlaikyti didžiulės galios elektros iškrovas, nepatirdamos žalos. Kol kas politinis dėmesys ir finansavimas sutelktas į labiau išplėtotas atsinaujinančios energijos technologijas – vandens, vėjo ir saulės energiją.
Žaibo energijos išgavimas lieka individualių išradėjų siekiu, bandant tapti naujaisiais Benjamin Franklin.
