Чому блискавки не використовуються як джерело енергії?

Ідея використовувати блискавки як джерело енергії здається дуже привабливою на перший погляд: яскравий спалах, грім, колосальна міць. Однак між гарною ідеєю та суворою інженерною реальністю лежить величезна прірва. Причин, через які ми не живимо міста та країни від гроз, кілька, і всі вони є фундаментальними. Далі розберемо докладніше основні з них.

1. У блискавці міститься колосальна потужність, але мізерна кількість енергії. Це найбільш головний та контрінтуїтивний пункт. Люди часто плутають потужність (швидкість виділення енергії) та власне енергію (здатність виконувати роботу). Потужність розряду блискавки справді величезна. Вона може досягати близько 1 мільярда ват (1 ГВт) у своєму піку. Для порівняння, це рівнозначно потужності великого ядерного реактора! Але каверза полягає в тому, що вся ця потужність виділяється в надзвичайно короткий період часу, який становить не більше 30 мікросекунд (всього 30 мільйонних часток від секунди). Якщо перемножити величезну потужність на крихітний час, виходить енергія приблизно 1 - 10 гігаджоулів. Звучить переконливо, але в більш звичних нам одиницях це всього 25 – 250 кВт/год. Для порівняння, цієї кількості енергії вистачить, щоб забезпечити електрикою одну середньостатистичну квартиру на строк від кількох днів до місяця. Одна каністра бензину (20 літрів) містить більше енергії (~200 кВт/год), ніж ціла блискавка!

2. Руйнівна дія та непередбачуваність. Приручити блискавку — це намагатися пити воду з пожежного брандспойту, який б'є з силою гідромолотка. Не існує у світі акумулятора, конденсатора чи трансформатора, який здатний прийняти гігавати потужності за мікросекунди та не вибухнути / не розплавитися. Це гарантовано знищить будь-який пристрій. Кожна блискавка унікальна у своєму роді. Сила струму, напруга, тривалість, кількість повторних імпульсів - все це змінюється в широких межах. Інженерна система має бути розрахована на найгірший сценарій, що робить її невиправдано величезною та дорогою. Врешті решт, неможливо передбачити, куди саме вдарить блискавка навіть за хвилину, не кажучи вже про те, щоб побудувати в певному місці станцію. Спроби штучно ініціювати розряд (запускаючи ракету із дротом у грозову хмару) існують, але ККД і вартість такого методу за межею розумного. У цьому випадку витрачається більше енергії на запуск ракети, ніж надходить від самої блискавки.

3. Фактор безпеки, а також екологічні наслідки та економічна доцільність. Самі по собі грозові розряди мають непередбачуваність, нерегулярність і є некерованими. Тому на гіпотетичному полігоні зі збору блискавок неможливо буде захистити все від руйнівної дії грозових розрядів. Крім того, невідомо, як масове вилучення атмосферних розрядів вплине на глобальний електричний ланцюг Землі. Адже блискавки відіграють важливу роль у кругообігу азоту і, можливо, впливають на структуру озонового шару. Втручання людини у цей процес може мати непередбачувані наслідки. Що стосується економічної рентабельності, то існуючі на сьогоднішній день інші альтернативи відновлюваної енергетики (сонячна, вітрова, геотермальна тощо) будуть здаватися зовсім безкоштовними за співвідношенням того, які витрати йдуть на будівництво подібних станцій та кількості енергії, що видобувається.

Як бачимо, намагатися використовувати блискавки як джерело енергії - це все одно що опалювати будинок, підпалюючи петарди. Ефектно, шумно, але енергії мізерна кількість, а ризик зруйнувати будинок — цілий вагон. Набагато розумніше та безпечніше вловлювати сонячне світло, яке і є першопричиною гроз, безпосередньо.