رعد و برق حامل مقدار عظیمی از نیرو است؛ به طور دقیق، 10 به توان 9 ضربدر 5 (۵ میلیارد) ژول انرژی در یک صاعقه منفرد وجود دارد. انرژی یک طوفان تندری با انرژی یک بمب اتمی برابری می کند. اگر در تلاش برای رهایی از سوخت های فسیلی آلاینده و محدود، در حال تولید برق از منابع غیرمنتظره ای مانند جریان های اقیانوسی هستیم، چرا وقتی همه می توانند روشن شدن آسمان شب توسط رعد و برق را ببینند، برق را از هوا استخراج نکنیم؟
بد نیست بدانید ۵ میلیارد ژول انرژی، تقریباً معادل انرژی مصرفی یک ماه یک خانه مسکونی استاندارد است. با این حال، ولتاژ رعد و برق می تواند به صدها میلیون ولت برسد و شدت جریان آن در کسری از ثانیه ده ها هزار آمپر است که مهار و کنترل آن با تکنولوژی های فعلی بشری تقریباً غیرممکن به نظر می رسد.
اولین تلاش های عملی برای مهار صاعقه
اگر این سوال ذهن شما را هم درگیر کرده است، باید بدانید که اولین نفر نیستید. در سال ۲۰۰۷، شرکتی به نام «هلدینگ انرژی های جایگزین» (Alternative Energy Holdings) با طراحی سیستمی شامل یک برج، سیم های اتصال به زمین (ارت) و یک خازن، تلاش کرد تا این ایده را عملی کند. اما دونالد گیلیسپی (Donald Gillispie)، مدیرعامل این شرکت، به روزنامه نیویورک تایمز گفت:
«صادقانه بگویم، ما نتوانستیم آن را به کار بیندازیم… اگر زمان و پول کافی در اختیار داشته باشید، احتمالاً می توانید این پروژه را در مقیاس بزرگتر اجرا کنید. این جادوی سیاه نیست؛ بلکه کاملاً بر پایه ریاضیات و علم است و می تواند اتفاق بیفتد.»
چالش های لجستیکی و فنی مهار صاعقه
مشکلات و چالش های لجستیکی برای عملی کردن این ایده بسیار قابل توجه هستند:
اول از همه، یک واقعیت اساسی وجود دارد؛ طوفان های تندری پراکنده هستند و برخورد صاعقه کاملاً تصادفی اتفاق می افتد. با در نظر گرفتن اینکه تقاضای جامعه برای انرژی ثابت و همیشگی است، منابع انرژی پایدار و قابل اطمینان به مراتب ترجیح داده می شوند.
ثانیاً، مهار انرژی ای که در یک انفجار عظیم و تنها در کسری از ثانیه آزاد می شود، اصلاً کار آسانی نیست. این انرژی باید ذخیره شده و به جریان متناوب (AC) تبدیل شود، بدون اینکه در اثر یک ضربه بزرگ صاعقه، کل سیستم جمع آوری کننده منفجر شود یا از بین برود.
ثالثاً، انرژی موجود در یک صاعقه، در مسیر پایین آمدن به سمت زمین پخش و پراکنده می شود. بنابراین، یک برج جمع آوری کننده تنها کسر کوچکی از پتانسیل واقعی صاعقه را دریافت می کند.
نمایش یک ساختار فلزی و نمونه اولیه از تلاش های مهندسی برای هدایت و مهار صاعقه به سمت زمین.
محدودیت های تجهیزات فعلی و عدم توجیه اقتصادی
در سیستم های برق رسانی فعلی، ما از تجهیزاتی مانند ترانسفورماتورها برای تنظیم ولتاژ استفاده می کنیم. اما هیچ ترانسفورماتور یا خازن تجاری در جهان وجود ندارد که بتواند شوک ناگهانی چند صد میلیون ولتی یک صاعقه را در یک میلی ثانیه تحمل کند. علاوه بر این، ساخت زیرساخت های چنین سیستمی، نیازمند متریال های فوق رسانا و شبکه های خنک کننده عظیم است که توجیه اقتصادی آن را کاملاً از بین می برد.
در نهایت، تا زمانی که فناوری پیشرفته ای توسعه نیابد که بتواند انرژی رعد و برق را پیش از برخورد به زمین مهار کند، احتمالاً بهتر است تمرکز خود را بر روی سایر منابع انرژی زمینی تر و در دسترس تر بگذاریم.
نتیجه گیری
همان طور که در این مقاله از مگ هانی زیور بررسی کردیم، ایده استفاده از رعد و برق به عنوان یک منبع انرژی بی پایان، اگرچه روی کاغذ و از منظر علم فیزیک بسیار شگفت انگیز است، اما در عمل با موانع تکنولوژیک و اقتصادی عظیمی دست و پنجه نرم می کند. غیرقابل پیش بینی بودن صاعقه و قدرت تخریب گر آن در کسری از ثانیه، ساخت تجهیزات ذخیره سازی را بسیار دشوار کرده است. شاید در آینده پیشرفت علم مواد و خازن های فوق پیشرفته بتواند این رویا را محقق کند، اما تا آن زمان، سرمایه گذاری روی انرژی های پاک و پایدارتری نظیر انرژی خورشیدی و بادی، منطقی ترین مسیر برای آینده تأمین انرژی بشر خواهد بود.
سوالات متداول
-
-
آیا در حال حاضر تحقیقات یا پروژه های آزمایشی برای مهار انرژی صاعقه در جریان است؟
بله، برخی تحقیقات و پروژه های آزمایشی در حال بررسی امکان پذیری مهار انرژی رعد و برق هستند. با این حال، اجرای عملی آن به دلیل پیچیدگی های فنی، نگرانی های ایمنی و مسائل مربوط به مقرون به صرفه بودن، همچنان یک چالش بزرگ محسوب می شود.
-
آیا تلاش برای برداشت انرژی از رعد و برق پیامدهای زیست محیطی یا اکولوژیکی به همراه دارد؟
مهار انرژی رعد و برق ممکن است پیامدهای زیست محیطی و اکولوژیکی بالقوه ای داشته باشد؛ مانند تغییر در رسانایی اتمسفر، تأثیرگذاری بر الگوهای آب و هوایی و یا ایجاد اختلال در اکوسیستم های طبیعی.
-