Για να κατανοήσουμε το πρόβλημα, είναι απαραίτητο να καταλάβουμε τι είναι ο κεραυνός στην πραγματικότητα. Σε μια καταιγίδα, τα φορτισμένα νέφη εκκενώνουν τα φορτία τους προς τη γη μέσα από μία γιγάντια σπίθα, την αστραπή. Αυτή η αστραπή παράγει πολλή θερμότητα οπότε διαστέλλει στιγμιαία τον αέρα γύρω της. Όταν η αστραπή σταματάει, παύει η διαστολή του αέρα και ξαναγυρνάει πίσω, όπου συγκρούεται με τα άλλα στρώματα του αέρα, δημιουργώντας έτσι την βροντή. Αυτή η διαδικασία μπορεί να συμβεί κατά μήκος μιας αστραπής μήκους πολλών χιλιομέτρων και ο ήχος της να φθάνει πολλά χιλιόμετρα μακριά.
Η εκμετάλλευση της ισχύος του κεραυνού ή της αστραπής θα ήταν πολύ δύσκολη έως ακατόρθωτη, δεδομένου ότι αντιπροσωπεύει μια κολοσσιαία ενέργεια που συμβαίνει στο διάστημα λίγα μικροδευτερόλεπτα, σε ένα τυχαίο ‘μονοπάτι’ και σε μια τυχαία απόσταση. Ακόμα και αν μπορούσαμε να συλλάβουμε κάποιο ποσοστό από αυτή – πώς μπορούμε να μεγεθύνουμε το χρονικό διάστημα των μικροδευτερολέπτων ώστε να τη μεταφέρουμε σε μια συσκευή αποθήκευσης; Η τεχνολογία μας σήμερα δεν το επιτρέπει, αλλά δεν είμαστε βέβαιοι για το μέλλον.
Μερικές σκέψεις
Για να αποθηκεύσετε τα τεράστια ποσά αυτής της ενέργειας θα χρειαζόμαστε πρώτα πρώτα έναν γιγάντιο πυκνωτή. Αυτός ο πυκνωτής θα πρέπει να άντεχε φορτία εκατοντάδες χιλιάδων κουλόμπ και τάση εκατομμυρίων βολτ, χωρίς να δημιουργείται σπινθήρας. Το δε μέγεθος του θα ήταν ανάλογο της απόστασης των σύννεφων από την επιφάνεια της Γης. Πραγματικά δεν θα ήταν καθόλου πρακτικός ένας τέτοιος πυκνωτής. Είναι αλήθεια ότι η σύγχρονη επιστήμη μπορεί να χρησιμοποιήσει αντί για αέρα καλύτερα διηλεκτρικά υλικά, όμως και πάλι η δομή αυτή θα εξακολουθούσε να είναι κολοσσιαία.
Αντί της αποθήκευσης της ενέργειας ίσως θα έπρεπε να προκαλέσουμε απλώς έναν κεραυνό, όταν θα χρειαζόμαστε την ενέργεια του. Υπάρχουν πολλά είδη πιθανών τρόπων για να προκαλέσουμε ένα κεραυνό ή μια εκφόρτιση (πυραύλους όπου θα δέσουμε καλώδια από χαλκό ή μεγάλα λέιζερ που θα ιονίζουν τον αέρα). Το ερώτημα που δημιουργείται είναι, τι θα τα κάνουμε τα τόσα εκατομμύρια βολτ με αρκετές χιλιάδες αμπέρ, που θα διαρκούν μόνο ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου;
Ένας πρόχειρος υπολογισμός μας δίνει τα εξής: Το ρεύμα ενός κεραυνού φτάνει τα 200.000 Ampere. Είναι ένα κολοσσιαίο ρεύμα, με μια διάρκεια της τάξης δεκάδων μικροδευτερολέπτων. Το ρεύμα αυτό όπως είπαμε πιο πάνω μπορεί να ρέει κατά τη διάρκεια αρκετών χιλιομέτρων και με ένταση ηλ. πεδίου 1 Mέγαβολτ ανά μέτρο, τελικά θα φτάνει σε δισεκατομμύρια Volts. Πρώτα από όλα ο αέρας δεν έχει τόση διηλεκτρική αντοχή και θα ιονιζόταν προτού καν χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια του κεραυνού.
Δεύτερον δεν τελειώνουν εδώ τα πράγματα. Πράγματι η ένταση είναι της τάξης του 1 Mεγαβόλτ ανά μέτρο, όμως μόλις συμβεί ο ιονισμός η αντίσταση γίνεται πολύ χαμηλή, οπότε η ένταση γίνεται μερικές τάξεις κάτω από το μέγεθος που χρειάστηκε για να ιονιστεί ο αέρας. Ακόμα κι αν υπάρχει ρεύμα 200.000 Α με δυναμικό 1 MV, και κράτησε μόνο για χρόνο 100 μs στα 200 kA (μη ρεαλιστικό νούμερο πάντως), τότε ψάχνετε για 20.000.000 Joule ενέργειας. Μία κιλοβατώρα (kWh) είναι ενέργεια 3,6 εκατομμύρια Joule. Δηλαδή η αστραπή παρέχει μόνο 5,5 kWh ηλεκτρικής ενέργειας. Ασφαλώς είναι πολύ μικρότερη από τη μέση ημερήσια κατανάλωση ενός σπιτιού.
Ο λόγος που είναι τόσο εντυπωσιακό το νούμερο είναι ότι η ενέργεια του κεραυνού ρέει σε ένα κλάσμα του ενός χιλιοστού του δευτερολέπτου – άφθονη ισχύς μεν, αλλά για τον χρόνο που την χρειαζόμαστε σαφώς είναι πολύ μικρή.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου