Почему молнии не используются в качестве источника энергии?

Идея использовать грозовые разряды как источник энергии кажется весьма заманчивой на первый взгляд: яркая вспышка, гром, колоссальная мощь. Однако между красивой идеей и суровой инженерной реальностью лежит огромная пропасть. Причин, по которым мы не питаем города и страны от гроз, несколько, и все они являются фундаментальными. Далее разберём более подробно основные из них.

1. В молнии заключена колоссальная мощность, но мизерное количество энергии. Это наиболее главный и контринтуитивный пункт. Люди часто путают мощность (скорость выделения энергии) и собственно энергию (способность совершать работу). Мощность разряда молнии действительно чудовищна. Она может достигать около 1 миллиарда ватт (1 ГВт) в своём пике. Для сравнения, это равносильно мощности крупного ядерного реактора! Но подвох состоит в том, что вся эта мощность выделяется в чрезвычайно короткий период времени, который составляет не более 30 микросекунд (всего 30 миллионных долей от секунды). Если перемножить огромную мощность на крошечное время, то получается энергия примерно 1 - 10 гигаджоулей. Звучит внушительно, но в более привычных нам единицах это всего 25 – 250 кВт/ч. Для сравнения, этого количества энергии хватит, чтобы обеспечить электричеством одну среднестатистическую квартиру на срок от пары дней до месяца. Одна канистра бензина (20 литров) содержит в себе больше энергии (~200 кВт/ч), чем целая молния!

2. Разрушительное действие и непредсказуемость. Приручить молнию — это как пытаться пить воду из пожарного брандспойта, который бьет с силой гидромолота. Не существует в мире аккумулятора, конденсатора или трансформатора, который способен принять гигаватты мощности за микросекунды и не взорваться / не расплавиться. Это гарантированно уничтожит любое принимающее устройство. Каждая молния уникальна в своём роде. Сила тока, напряжение, длительность, количество повторных импульсов — всё это меняется в широчайших пределах. Инженерная система должна быть рассчитана на худший сценарий, что делает её неоправданно огромной и дорогой. Наконец, невозможно предсказать, куда именно ударит молния даже за минуту, не говоря уже о том, чтобы построить в определённом месте станцию. Попытки искусственно инициировать разряд (запуская ракету с проводом в грозовое облако) существуют, но КПД и стоимость такого метода за гранью разумного. В этом случае тратится больше энергии на запуск ракеты, чем поступает от самой молнии.

3. Фактор безопасности, а также экологические последствия и экономическая целесообразность. Сами по себе грозовые разряды обладают непредсказуемостью, нерегулярностью и являются неуправляемыми. Поэтому на гипотетическом полигоне по сбору молний невозможно будет всё защитить от разрушительного действия грозовых разрядов. Кроме того, неизвестно, как массовое изъятие атмосферных разрядов повлияет на глобальную электрическую цепь Земли. Ведь молнии играют важнейшую роль в круговороте азота и, возможно, влияют на структуру озонового слоя. Вмешательство человека в этот процесс может иметь непредсказуемые последствия. Что касается экономической рентабельности, то существующие на сегодняшний день иные альтернативы возобновляемой энергетики (солнечная, ветровая, геотермальная и т.д.) покажутся вовсе бесплатными по соотношению того, какие затраты идут на строительство подобных станций и количества добываемой энергии.

Как видим, пытаться использовать молнии в качестве источника энергии — это всё равно что отапливать дом, поджигая петарды. Эффектно, громко, но энергии мизерное количество, а риска разрушить дом — целый вагон. Гораздо разумнее и безопаснее улавливать тот же солнечный свет, который и является первопричиной гроз, напрямую.