Kako ujeti strelo

Vsako sekundo Zemljo udari okoli sto strel. Vsaka lahko nosi več kot milijardo joulov energije – dovolj za napajanje ene družine za več kot mesec dni. Vprašanje, ki buri domišljijo znanstvenikov in inženirjev že desetletja, je: ali lahko to energijo ujamemo in uporabimo? Predstavljajmo si eksperiment z velikim kondenzatorjem, postavljenim na vrhu gore. Namen? Ujeti strelo in shraniti njeno energijo!
Orjaški kondenzator z ogromno kapacitivnostjo, reda stotin ali tisočev faradov, bi namestili na višinsko izpostavljeno lokacijo – goro. Kondenzator ima dve povezavi: prva žica gre iz enega pola kondenzatorja v zemljo, za vzpostavitev potencialne razlike in varno prevodnost. Druga žica vodi na anteno, visoko vsaj sto metrov, ki deluje kot privlačna točka za strelo. Antena je koničasta, prevodna in ozemljena prek kondenzatorja. Ko strela udari anteno, tok potuje po vodniku in napolni kondenzator. Ta shrani del energije strele, ki se nato prek pretvornikov uporablja za napajanje gospodinjstev.
OMEJITVE IN IZZIVI
Zamisel je vznemirljiva, a v praksi izjemno zahtevna. Zakaj?
Energija strele je ogromna, a kratkotrajna. Strela traja le nekaj mikrosekund do nekaj milisekund, a sprosti več sto milijonov voltov in več desetin kiloamperov toka. To pomeni, da moč strele lahko doseže tudi več teravatov, česar tipični kondenzatorji ne zdržijo. Napetosti hitro prebijejo dielektrik tudi pri najboljših materialih.
Zajemanje energije je neučinkovito. Večina energije strele se sprosti v obliki toplote, svetlobe in zvočnih valov. Le majhen del bi dejansko potoval v kondenzator. Poleg tega so konice toka prehitre in previsoke, da bi kondenzator lahko učinkovito shranil energijo brez uničenja.
Varnost. Ves sistem bi moral biti izjemno dobro ozemljen in zaščiten pred nenadzorovanimi praznjenji. Nepravilna izolacija ali napake bi bile lahko usodne.
KOLIKO ENERGIJE BI PRIDOBILI?
Povprečna strela ima tok 30.000 amperov, napetost 100 megavoltov, čas trajanja 10 mikrosekund in energijo 1–5 gigajoulov. Če bi ujeli eno strelo in uspešno shranili deset odstotkov njene energije (kar je že optimistična ocena), bi dobili 100 megajoulov, kar zadošča za napajanje enega gospodinjstva za en dan. Za stalno oskrbo več gospodinjstev bi morali torej ujeti več deset strel na dan – kar je možno le na izjemno aktivnih nevihtnih območjih.
NAVDIH ZA NAPREJ
Ujeti strelo z velikim kondenzatorjem je teoretično mogoče, a izjemno nepraktično. Tehnične ovire in varnostna tveganja naredijo tak sistem trenutno neprimeren za masovno pridobivanje elektrike.
A ideja lahko služi kot navdih za razvoj naprednih impulznih shranjevalnikov energije, zaščitnih sistemov ali celo eksotičnih poligonov za raziskave ekstremne električne energije. Morda bomo nekoč v prihodnosti, s pomočjo novih materialov in superprevodnikov, res lahko ujeli energijo strele in jo spremenili v vir čiste elektrike.
Do takrat pa – pustimo strele naravi.
Upac