Kimdir chaqmoqdan energiya yig'adi. Chaqmoqning elektr energiyasini to'plash uchun qurilma

ijara bloki

Muqobil energiya- energiyani olish, uzatish va ishlatishning istiqbolli usullari to'plami, ular an'anaviy kabi keng tarqalmagan, lekin ulardan foydalanish rentabelligi, qoida tariqasida, atrof-muhitga zarar etkazish xavfi pastligi sababli qiziqish uyg'otadi.

quyosh energiyasi

Har xil quyosh qurilmalari quyosh nurlanishidan muqobil energiya manbai sifatida foydalanadi. Quyosh nurlanishi issiqlik ta'minoti ehtiyojlari uchun ham, elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ham (fotovoltaik hujayralar yordamida) ishlatilishi mumkin.

Quyosh energiyasining afzalliklari orasida ushbu energiya manbasining qayta tiklanishi, shovqinsizligi, quyosh radiatsiyasini boshqa energiya turlariga qayta ishlash jarayonida atmosferaga zararli chiqindilarning yo'qligi kiradi.

Quyosh energiyasining kamchiliklari quyosh radiatsiyasi intensivligining kunlik va mavsumiy ritmga bog'liqligi, shuningdek, quyosh elektr stantsiyalarini qurish uchun katta maydonlarga bo'lgan ehtiyojdir. Shuningdek, jiddiy ekologik muammo quyosh tizimlari uchun fotovoltaik elementlarni ishlab chiqarishda zaharli va toksik moddalardan foydalanish bo'lib, ularni yo'q qilish muammosini keltirib chiqaradi.

shamol energiyasi

Eng istiqbolli energiya manbalaridan biri shamoldir. Shamol generatorining ishlash printsipi elementardir. Shamolning kuchi shamol g'ildiragini haydash uchun ishlatiladi. Bu aylanish o'z navbatida elektr generatorining rotoriga uzatiladi.

Shamol generatorining afzalligi, birinchi navbatda, shamolli joylarda shamolni tuganmas energiya manbai deb hisoblash mumkin. Bundan tashqari, energiya ishlab chiqaradigan shamol turbinalari atmosferani zararli chiqindilar bilan ifloslantirmaydi.

Shamol energiyasini ishlab chiqarish uchun qurilmalarning kamchiliklari shamol energiyasining o'zgaruvchanligi va bitta shamol generatorining past quvvatini o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, shamol turbinalari juda ko'p shovqin chiqarishi bilan mashhur, buning natijasida ular odamlar yashaydigan joydan uzoqda qurilishga harakat qilmoqda.

geotermal energiya

Issiqlik energiyasining katta miqdori Yerning tubida saqlanadi. Bu Yer yadrosining harorati nihoyatda yuqori ekanligi bilan bog'liq. Er sharining ba'zi joylarida yuqori haroratli magmaning to'g'ridan-to'g'ri Yer yuzasiga chiqishi mavjud: vulqon zonalari, issiq suv buloqlari yoki bug '. Ushbu geotermal manbalarning energiyasidan geotermal energiya tarafdorlari tomonidan muqobil manba sifatida foydalanish taklif etiladi.

Geotermal manbalar turli usullarda qo'llaniladi. Ba'zi manbalar issiqlik ta'minoti uchun, boshqalari esa issiqlik energiyasidan elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Geotermal energiya manbalarining afzalliklari kun va fasl vaqtidan tuganmaslik va mustaqillikni o'z ichiga oladi.

Salbiy jihatlarga termal suvlarning yuqori darajada minerallashganligi va ko'pincha zaharli birikmalar bilan to'yinganligi kiradi. Bu esa chiqindi termal suvlarni yer usti suv havzalariga oqizishni imkonsiz qiladi. Shuning uchun chiqindi suvni er osti suv qatlamiga qaytarish kerak. Bundan tashqari, ba'zi seysmologlar Yerning chuqur qatlamlariga har qanday aralashuvga qarshi bo'lib, bu zilzilalarni keltirib chiqarishi mumkinligini ta'kidlaydilar.

Momaqaldiroq energiyasi

Momaqaldiroq energiyasi - bu energiyani olish va qayta yo'naltirish orqali energiyadan foydalanish usuli. elektr tarmog'iga chaqmoq. Alternative Energy Holdings 2006 yil 11 oktyabrda chaqmoq energiyasidan foydalana oladigan prototip modelini yaratganliklarini e'lon qildi. Chaqmoq toza energiya hisoblanadi va uni qo'llash nafaqat ko'plab ekologik xavflarni bartaraf qiladi, balki energiya ishlab chiqarish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi.

Chaqmoq kuchidagi muammolar

Chaqmoq - juda ishonchsiz energiya manbai, chunki qaerda va qachon momaqaldiroq bo'lishini oldindan aytib bo'lmaydi.

Chaqmoq energiyasining yana bir muammosi shundaki, chaqmoq zaryadi soniyaning bir qismini davom etadi va natijada uning energiyasi juda tez saqlanishi kerak. Buning uchun kuchli va qimmat kondansatörler kerak bo'ladi. Ikkinchi va uchinchi turdagi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan turli xil tebranish tizimlari ham ishlatilishi mumkin, bu erda yukni generatorning ichki qarshiligi bilan moslashtirish mumkin.

Yildirim murakkab elektr jarayoni bo'lib, bir nechta turlarga bo'linadi: salbiy - bulutning pastki qismida to'planishi va ijobiy - bulutning yuqori qismida to'planishi. Buni chaqmoq fermasini yaratishda ham hisobga olish kerak.

Ebb va oqim energiyasi

Suv oqimlarining nomutanosibroq kuchliroq manbasi - oqimlar va oqimlar. Hisob-kitoblarga ko'ra, suv toshqini insoniyatga yiliga taxminan 70 million kilovatt-soat quvvat berishi mumkin. Taqqoslash uchun: bu tosh va qo'ng'ir ko'mirning o'rganilgan zaxiralari bilan bir xil, ular birgalikda ishlab chiqarishga qodir;

To'lqinli gidroelektrostantsiyalar loyihalari muhandislik nuqtai nazaridan batafsil ishlab chiqilgan, bir qator mamlakatlarda, shu jumladan Kola yarim orolida eksperimental sinovdan o'tgan. Hatto IESning optimal ishlashi strategiyasi ham ishlab chiqilgan: suv toshqinlari paytida to'g'on orqasidagi suv omborida suv to'plash va uni yagona energiya tizimlarida "yuqori iste'mol" bo'lganda elektr energiyasini ishlab chiqarishga sarflash va shu bilan elektr energiyasini ishlab chiqarishni kamaytirish. boshqa elektr stantsiyalariga yuk.

bioyoqilg'i

Suyuqlik: bioetanol.

Ikkinchi avlod bioetanolini ishlab chiqarish texnologiyalarini ishlab chiqish arzon biologik xomashyodan tayyorlangan yoqilg'i bozorlarida yangi istiqbollarni ochib beradi va qo'shimcha ravishda chiqindilarni utilizatsiya qilish muammolarini hal qilish imkonini beradi. Qo'shimcha sifatida ishlatiladigan etanol benzinning to'liq yonishiga yordam beradi va uglerod oksidi va zaharli chiqindilarni 30% ga, uchuvchi organik birikmalar chiqindilarini esa 25% ga kamaytiradi. Shunday qilib, undan foydalanish atrof-muhitga texnogen yukni kamaytiradi.Biogazning tabiiy gazga nisbatan afzalligi shundaki, uni hatto eng chekka aholi punktida ham mahalliy xomashyodan ishlab chiqarish mumkin, ya’ni. borish qiyin va gaz tashish infratuzilmasini tashkil etish nuqtai nazaridan qimmatga tushadigan hududlarni yoqilg‘i bilan ta’minlash imkonini beradi. Bundan tashqari, biogaz ishlab chiqarish qishloq xo‘jaligi va oziq-ovqat mahsulotlari ishlab chiqarish uchun jiddiy bo‘lgan, qayta ishlash jarayonida biogazdan tashqari issiqlik va organik o‘g‘itlar olinadigan chiqindilarni utilizatsiya qilish muammosini hal qilish imkonini beradi. Bundan tashqari, biogazdan foydalanish issiqxona gazlari chiqindilarini kamaytiradi.

Qattiq: yog'och chiqindilari va biomassa (yog'och chiplari, yog'ochdan granulalar (yoqilg'i granulalari), qobiq, somon va boshqalar, yoqilg'i briketlari) ularni isitish va uzoq masofalarga tashish uchun ishlatadi.

Gazsimon: HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%B7" \o "Biogaz" biogaz, sintez gazi .

Tabiiy gazga nisbatan biogazning afzalligi shundaki, uni hatto eng chekka aholi punktida ham mahalliy xomashyodan ishlab chiqarish mumkin, ya'ni. borish qiyin va gaz tashish infratuzilmasini tashkil etish nuqtai nazaridan qimmatga tushadigan hududlarni yoqilg‘i bilan ta’minlash imkonini beradi. Bundan tashqari, biogaz ishlab chiqarish qishloq xo‘jaligi va oziq-ovqat mahsulotlari ishlab chiqarish uchun jiddiy bo‘lgan, qayta ishlash jarayonida biogazdan tashqari issiqlik va organik o‘g‘itlar olinadigan chiqindilarni utilizatsiya qilish muammosini hal qilish imkonini beradi. Bundan tashqari, biogazdan foydalanish issiqxona gazlari chiqindilarini kamaytiradi.

Yuklab olish

Momaqaldiroq - bu atmosfera hodisasi bo'lib, unda 7-15 km balandlikda joylashgan to'plangan bulutlarda ko'p uchqunli elektr zaryadlari paydo bo'ladi - chaqmoq, momaqaldiroq, yomg'ir, do'l va shamol kuchayishi bilan birga. Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, bulutlarning elektrlanishi muz kristallarining suv bug'lari va mayda suv tomchilari aralashmasiga ishqalanishi tufayli sodir bo'ladi. Elektr zaryadlarining ajralishi va elektr maydonining paydo bo'lishi faqat kuchli vertikal ko'tarilish va pasayish oqimlari bilan sodir bo'ladi.
Chaqmoq oqimlarining energiyasidan foydalanishning aniqroq muammosi uchun keling, chaqmoq hodisalari haqidagi asosiy zamonaviy qarashlarga qisqacha to'xtalib o'tamiz. Hozirgi vaqtda savol oxir-oqibat hal qilinmagan, buning natijasida momaqaldiroqdagi suv tomchilari va muz kristallari zaryad oladi. Olimlarning bir guruhi muz tomchilari va kristallari havodan zaryad oladi, deb hisoblasa, boshqa bir guruh ular bir-biri bilan aloqa qilganda zaryad almashinuvi tufayli zaryadlangan deb hisoblashadi. Eksperimental tadqiqotlar natijasida bulutning suv qismi momaqaldiroq bulutining pastki chetidan 00C haroratli qatlamgacha cho'zilishi aniqlandi. Harorati 00C dan 150C gacha bo'lgan mintaqada suv va muz birga yashaydi va 150C dan past bulut odatda faqat muz kristallaridan iborat. Bulutning tomchi qismi asosan manfiy zaryadga ega, muzli qismi esa musbat zaryadga ega. O'rta kengliklarda momaqaldiroq bulutining manfiy zaryadining markazi taxminan 3 km balandlikda, musbat zaryadning markazi esa taxminan 6 km balandlikda joylashgan. Momaqaldiroq buluti ichidagi elektr maydonining kuchi 100-300 volt / sm ni tashkil qiladi, lekin ba'zi kichik hajmlarda chaqmoq oqimidan oldin u 1600 volt / sm gacha yetishi mumkin. Momaqaldiroq jarayoni bulutdagi zaryadlarni konveksiya bilan ajratmasdan mumkin emas. Bulutlardagi konvektsiya maydoni bir nechta hujayralarga bo'linadi (ba'zi momaqaldiroqlarda 8 tagacha). Har bir konvektiv hujayra kelib chiqish, etuklik va parchalanish bosqichidan o'tadi. Yadrolanish bosqichida butun konvektiv hujayrada ko'tarilgan oqimlar ustunlik qiladi. Ba'zi hollarda ko'tarilgan oqimlarning tezligi 30 m / s ga yetishi mumkin, lekin umuman olganda u 10-12 m / s ni tashkil qiladi. Yetuk konvektiv hujayra ko'tariladigan va tushuvchi oqimlarning rivojlanishi, elektr faolligi (chaqmoq razryadlari) va yog'ingarchilik bilan tavsiflanadi. Bunday hujayraning gorizontal diametri 2-8 km ni tashkil qiladi va balandligi 40C haroratgacha cho'ziladi. Damping bosqichida elektr faolligining pasayishi va vaqt birligiga tushadigan yog'ingarchilik miqdori bilan butun konvektiv hujayrada zaif tushuvchi oqimlar ustunlik qiladi. Konvektiv hujayraning to'liq hayot aylanishi taxminan bir soatni tashkil qiladi,
etuklik bosqichining davomiyligi 15-30 minut, parchalanish bosqichi taxminan 30 minut.
Bir necha soat davom etadigan momaqaldiroq bir nechta konvektiv hujayralar faoliyatining natijasidir.
Tomchilar va muz kristallari aralashmasidan tashkil topgan momaqaldiroq bulutining hajmi yuzlab dan bir necha ming kub kilometrgacha etadi. Bunday hajmdagi suv-muz zarralarining massasi taxminan 106-107 tonnani tashkil qiladi.
Momaqaldiroq bulutining potentsial energiyasi 1013 dan 1014 J gacha va termoyadro megaton bombasining energiyasiga etadi. Odatda chiziqli, uzunligi bir necha kilometr va diametri o'nlab santimetr bo'lgan chaqmoq elektrodsiz razryadlarni nazarda tutadi, chunki u zaryadlangan zarrachalar to'plamida hosil bo'lib, elektr energiyasini issiqlik energiyasiga aylantiradi. Rivojlanish shartlariga ko'ra, momaqaldiroqlar intramassa va frontalga bo'linadi. Materik ustidagi ommaviy momaqaldiroqlar er yuzasidan havoning mahalliy isishi natijasida yuzaga keladi, bu esa unda mahalliy konvektsiyaning ko'tarilish oqimlarining rivojlanishiga va kuchli kumulonimbus bulutlarining paydo bo'lishiga olib keladi. Shuning uchun quruqlikdagi ommaviy momaqaldiroqlar asosan tushdan keyin rivojlanadi. Dengizlarda konveksiya rivojlanishi uchun eng qulay sharoitlar kechasi kuzatiladi va kunlik kursda maksimal ko'rsatkich ertalab soat 4-5 ga to'g'ri keladi.
Frontal momaqaldiroqlar frontal uchastkalarda, ya'ni issiq va sovuq havo massalari o'rtasidagi chegaralarda sodir bo'ladi va muntazam kunlik kursga ega emas. Mo''tadil mintaqaning qit'alarida ular yozda, qurg'oqchil hududlarda - bahor va kuzda eng tez-tez va shiddatli bo'ladi. Qishki momaqaldiroqlar istisno holatlarda - ayniqsa o'tkir sovuq jabhalardan o'tish paytida sodir bo'ladi. Umuman olganda, qishki momaqaldiroq juda kam uchraydigan hodisadir.
Yerdagi momaqaldiroqlar juda notekis taqsimlangan: Arktikada ular bir necha yilda bir marta sodir bo'ladi, mo''tadil zonada har bir alohida nuqtada momaqaldiroqli bir necha o'n kunlar bo'ladi. Tropik va ekvatorial mintaqa Yerning eng momaqaldiroqli hududlari bo'lib, ular "abadiy momaqaldiroqlar kamari" deb ataladi. Yava orolidagi Butensorg hududida yiliga 322 kun momaqaldiroq bo'ladi. Sahroi Kabir cho'lida momaqaldiroq deyarli bo'lmaydi. Oddiy momaqaldiroq bulutining elektr tuzilishi bipolyardir - musbat va manfiy zaryadlar mos ravishda bulutning yuqori va pastki qismlarida joylashgan. Bulut bazasi yaqinida, salbiy zaryad ostida, odatda, qo'shimcha mavjud
musbat zaryad. Sharoitlarga (xususan, hududning kengligiga qarab) qarab, yuqori musbat va pastki manfiy zaryadlarning turli qiymatlari bo'lishi mumkin.
Bulutlardagi elektr maydoni ma'lum bir bulutdagi barcha zaryad tashuvchilar tomonidan yaratilgan kosmik zaryadlarning taqsimlanishi bilan bog'liq. Momaqaldiroqli bulutlarda katta kosmik zaryadlarning juda tez to'planishi sodir bo'ladi. O'rtacha kosmik zaryad zichligi (0,3-3) 10-C / m ga teng bo'lishi mumkin. Maksimal zaryad zichligi bo'lgan hududlar bir necha yuz metrga teng. Bulutning bunday mahalliy hajmlarida chaqmoq paydo bo'lishi uchun qulay sharoitlar yaratiladi. Zamonaviy kontseptsiyalarga ko'ra, maksimal zaryad zichligi (bir hil bo'lmagan zonalar) 200-400 m o'lchamdagi hajmlar eng keng tarqalgan.Yerga asoslangan chaqmoqning rivojlanish jarayoni bir necha bosqichlardan iborat. Birinchi bosqichda, elektr maydoni etarli qiymatga etgan zonada havoning zarba ionlanishi boshlanadi. Har doim havoda oz miqdorda bo'lgan erkin elektronlar elektr maydoni ta'sirida yerga nisbatan sezilarli tezlikka ega bo'ladi va havo atomlari bilan to'qnashib, ularni ionlashtiradi. Shunday qilib, elektron ko'chkilar paydo bo'lib, ular yaxshi o'tkazuvchan kanallar bo'lgan elektr zaryadlarining iplariga aylanadi, ular birlashib, yuqori o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan yorqin termal ionlangan kanalni - pog'onali chaqmoqni keltirib chiqaradi. Liderning er yuzasiga harakati bir necha o'nlab metrli qadamlarda, taxminan 510 m / sek tezlikda sodir bo'ladi, shundan so'ng uning harakati bir necha o'nlab mikrosekundlarda to'xtaydi va porlash juda zaiflashadi. Keyingi bosqichda etakchi yana bir necha o'nlab metrlarni bosib o'tadi. Shu bilan birga, yorqin nur o'tgan barcha qadamlarni qoplaydi; keyin yana to'xtash va porlashning zaiflashishi kuzatiladi. Rahbarning yer yuzasiga o'tishi bilan bu jarayonlar takrorlanadi. Rahbar yerga qarab harakatlanar ekan, uning oxiridagi kuchlanish kuchayadi va uning ta'siri ostida rahbar bilan bog'lanib, Yer yuzasida chiqadigan ob'ektlardan javob oqimi chiqariladi. Yakuniy bosqichda asosiy chaqmoq oqimi rahbar tomonidan ionlashtirilgan kanalni kuzatib boradi. Asosiy oqim o'nlab dan yuz minglab ampergacha bo'lgan oqimlar, yorqinligi etakchining yorqinligidan sezilarli darajada oshib ketishi va yuqori tezlik bilan tavsiflanadi.
haqida
oldinga siljish, dastlab taxminan 10 m / s ga etadi, oxirida 107 m / s gacha kamayadi. Asosiy tushirish vaqtida kanalning harorati 25000 0C dan oshishi mumkin. Kanalning uzunligi 1-10 km, diametri bir necha santimetr. Joriy impuls o'tgandan so'ng, kanalning ionlanishi va uning porlashi zaiflashadi. 2.20-rasm. chaqmoq rivojlanishining uch bosqichi ko'rsatilgan. Bu rasmda: 1- momaqaldiroq buluti; 2 - qadamli rahbarning kanali; 3 - kanal toji; 4 - kanal boshidagi impuls toji; 5 - asosiy toifa. Asosan, chaqmoq zaryadidan elektr energiyasini olishning quyidagi asosiy usullari mumkin.
1928-1933 yillarda Shveytsariyadagi Generozo tog'ida yer yuzasidan 80 m balandlikda metall panjara osilgan edi. Momaqaldiroq paytida ushbu tarmoq 0,01 soniya davomida 4,5 m uzunlikdagi elektr yoyini ushlab turish uchun etarli bo'lgan zaryadni to'pladi, bu bir necha o'n minglab amperlik oqim kuchiga va 1 million voltlik potentsial farqga to'g'ri keladi. Dastlab, bu haqda olingan deb taxmin qilingan
tezlatgichlarda zaryadlangan zarralarni tezlashtirish uchun ishlatiladigan kuchlanishni sozlash. Biroq, kuchlilar tufayli bu fikrdan voz kechish kerak edi

Guruch. 2.20. Chaqmoq rivojlanishining uch bosqichi

momaqaldiroqli bulutlarning elektr holatining o'zgaruvchanligi va uni hali tartibga solishning imkoni yo'qligi. Yer yuzasidan baland ko‘tarilgan antennalarda momaqaldiroq paytida oqayotgan elektr tokidan cho‘g‘lanma lampalarni quvvatlantirish uchun foydalanishga urinishlar ham hali iqtisodiy jihatdan foydali samara bermagan.
Tajribalar, dengizdagi chuqur portlashlar natijasida, momaqaldiroq ostida suv favvoralarini taxminan 70 metr balandlikka ko'targanida, dengizda bulutlar paydo bo'lganligi ma'lum. Shuningdek, momaqaldiroq bulutlarining tashlanishi amalda er (dengiz) yuzasida raketa orqali bulutga yetkazilgan sim yordamida amalga oshirildi. Odatda, zaryadsizlanish raketa taxminan 100 m balandlikka ko'tarilganda sodir bo'ldi.Bu taxminan bir kilometr pastroq chegara balandligi bilan momaqaldiroq bulutini erga tushirish uchun etarli bo'ldi. Sinxrotronda olingan protonlar nuridan, shuningdek, lazerlar yordamida chaqmoq uchun kanal yaratishga urinishlar ham bo'lgan. Ushbu usullarning asosiy kamchiliklari bir qator sof texnik qiyinchiliklardir. Bulutlarda metall yoki metalllangan plitalar va filamentlarni sochish bo'yicha loyihalar mavjud edi, ular qisqa tutashuv o'tkazgichlari rolini o'ynaydi va shu bilan birga bulutda o'z elektr maydonining mavjudligi sababli potentsial pasayish sodir bo'lgan mikro razryadlar rolini o'ynaydi. toj ajralishi uchun etarli bo'ladi. Bulutlarni elektr holatini o'zgartirish uchun kristalllashtiruvchi reagentlar bilan ekish bo'yicha tajribalar tegishli sharoitlarda

bulutning kuchli elektrlanishiga olib kelishi mumkin va momaqaldiroq bulutlarining elektr holatini nazorat qilish usullaridan biri kristallanish jarayonini nazorat qilish bilan bog'liq. Ammo bundaylarning natijalari
yuqori quvvatli razryadni keltirib chiqarish imkoniyatiga ta'siri hali yetarlicha aniqlanmagan.
Rossiyalik energetiklar chaqmoq energiyasidan foydalanish usulini taklif qilishdi, bu chaqmoq zaryadlarini pastga o'tkazgichga elektr bilan ulangan, chaqmoq energiyasini olish qurilmasi orqali erga ulangan chaqmoqlar orqali ushlab turish va elektr energiyasidan foydalanishdan iborat.
chaqmoq energiyasini umumiy saqlash sig'imi bo'yicha, qo'shimcha ravishda, masalan, lazer emitentlari yordamida havoning elektrodsiz elektr parchalanish zonalarini yaratadigan yashinning elektr uchqun razryadining barqaror rivojlanayotgan etakchisini qo'zg'atish va energiya olib tashlanadi. diodli ko'priklar bilan LC filtrlarining rezonans davrlaridan yasalgan oqim kollektori orqali.
Taklif etilayotgan qurilmaning elektr sxemasi 3.20-rasmda ko'rsatilgan. Bu rasmda: 1- chaqmoqlar; 2 - pastga o'tkazgich; 3- uch qismli rezonansli LC filtrlari; 4- umumiy saqlash hajmi; 5- avtomatik kalit; 6 - nolga qarshilik; 7 - iste'molchiga chiqish. Har bir chaqmoq tayog'i izolyatorlarga o'rnatilgan, erdan osilgan metall to'r shaklida qilingan. Oqim kollektori ikkidan ortiq parallel ulangan, ketma-ket bog'langan D bosqichlaridan iborat bo'lib, chaqmoq tushirish oqimining pasayishini ta'minlaydi. Har bir bosqich umumiy induktiv birikma bilan o'zaro bog'langan uch qismli rezonansli LC filtrlaridan iborat. Umumiy induktiv birikma ketma-ket ulangan uchta indüktör o'rashidan hosil bo'ladi va har bir bosqichning chiqishida mos keladigan ko'prik rektifikatori ulanadi. Bunday holda, ko'prik rektifikatorlarining chiqishlari parallel ravishda o'zaro bog'langan va umumiy saqlash sig'imi CH ga ulangan. Rektifikator diodlari orqali "ijobiy" chiqishlar umumiy saqlash sig'imi Sn plitasiga ulanadi. "Minus" chiqishlari akkumulyator quvvati CH ning boshqa plastinkasiga ulanadi, CH dan chiqish iste'molchi tizimiga ulanadi. Iste'molchi bilan ulanish uchun SN umumiy saqlash tankining chiqishiga avtomatik kalit o'rnatilgan yoki
qarshilik, jami saqlash hajmidan to'plangan zaryadni bekor qiladi.
Bundan tashqari, chaqmoq sifatida erdan izolyatsiya qilingan vertikal o'tkazuvchan trubadan foydalaniladigan qurilma taklif qilindi, uning ichiga qalin devorli dielektrik oyna teskari o'rnatilgan bo'lib, trubaning yuqori qismi oynaning chetidan yuqoriga ko'tariladi. Kubok devorlarining ichki yuzasiga tuproqli Supero'tkazuvchilar qoplama qo'llaniladi. Chaqmoq tayog'i transformatorning birlamchi o'rashining bir uchiga elektr bilan bog'langan, ikkinchi uchi esa erga ulangan. Birlamchi o'rashning indüktansı va o'tkazgich trubkasi, oynaning devorlari va o'tkazgich qoplamasi tomonidan hosil qilingan sig'im parallel tebranish davrini hosil qiladi. Chaqmoq tayoqchasidagi chaqmoq zaryadsizlanishi impulsli infraqizil lazer nurlari tomonidan hosil bo'lgan kengaytirilgan optik buzilish bilan boshlanadi. Isitish nurining konfiguratsiyasi va yo'nalishi boshqariladigan dikroik oyna bilan hosil bo'ladi,
shisha ichida joylashgan. Ushbu oyna bir vaqtning o'zida atmosferani optik skanerlash tizimining bir qismi sifatida ishlaydi, bu optik joylashuvning ma'lum usulidan foydalangan holda momaqaldiroq bulutlarining pastki qismida kritik kuchlanish gradientlari bo'lgan zonalarni aniqlash uchun zarurdir. Transformatorning ikkilamchi o'rashidan olingan energiya qurilmaning barcha tizimlarini quvvatlantirish uchun ishlatiladi va uning bir qismi iste'molchilarga berilishi mumkin. Elektr energiyasini to'plash uchun qurilma. Chaqmoq urilganda chaqmoq tayoqchasida ajralib chiqadigan elektr energiyasini to‘plash hamda uning ortiqcha qismini yashin razryadlari orasida atmosferadan ajratib olishga imkon beruvchi qurilma 4.20-rasmda ko‘rsatilgan. Ushbu rasmda: 1- metall chaqmoq; 2 - toroidal bobinlar
induktivlik; 3 - mos keladigan elementlar; 4 - topraklama. Yuqoridagi rasmdan ko'rinib turibdiki, ushbu patentlangan qurilma vertikal ravishda o'rnatilgan, tuproqli chaqmoqni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, chaqmoq tayog'i metall o'tkazgich shaklida ishlab chiqariladi, uning yonida elektr energiyasini olish uchun bir yoki bir nechta elementlar joylashgan.
Elektr energiyasini olish uchun element induktorni o'z ichiga oladi,
yarimo'tkazgich elementi va bitta elektr zanjirini hosil qilish uchun ketma-ket ulangan sig'im. Ushbu qurilmada indüktans bobini chaqmoqning o'qi orqali o'tadigan har qanday tekislikka ortogonal ravishda joylashtiriladi va simmetriya o'qi chaqmoq o'qi bilan mos keladigan toroid shaklida amalga oshiriladi.

Atmosfera fizikasi institutining xitoylik olimlari chaqmoq energiyasidan foydalanishning biroz boshqacha texnologiyasini ishlab chiqdilar. Chaqmoqni suratga olish uchun maxsus chaqmoqlar bilan jihozlangan raketalardan foydalaniladi, ular momaqaldiroq buluti markaziga uchiriladi. "YL-1" raketasi chaqmoq urishidan bir necha daqiqa oldin ishga tushishi kerak. “Tekshiruvlar shuni ko‘rsatdiki, uchirishlar aniqligi 70 foizni tashkil etadi”, — dedi qurilma ishlab chiquvchilari. Chaqmoqning energiyasi, shuningdek, u ishlab chiqaradigan elektromagnit nurlanish qishloq xo'jaligi ekinlarini genetik jihatdan o'zgartirish va yarim o'tkazgichlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, yangi texnologiya momaqaldiroqdan keladigan iqtisodiy zararni sezilarli darajada kamaytiradi.
Amerikaning Alternative Energy Holdings (Alt-Holding) kompaniyasi erkin energiyadan foydalanishning yana bir usulini taklif qildi. Kompaniya mutaxassislarining ta'kidlashicha, ular momaqaldiroqli bulutlarda elektr razryadlari paytida yuzaga keladigan energiyani yig'ish va undan foydalanish usulini ishlab chiqishga muvaffaq bo'lishgan. Loyiha Lightning Harvester deb nomlandi.
2006-yildan beri eVolo har yili eVolo osmono‘par binolari tanlovini o‘tkazib keladi, u eng yangi texnologiyalar va eng zamonaviy materiallardan keng foydalanish asosida qurilgan murakkab ko‘p qavatli binolar va osmono‘par binolarni loyihalash bilan shug‘ullanuvchi arxitektorlarni birlashtiradi. Bundan tashqari, tanlov tashkilotchilari taqdim etilgan loyihalarni ekologik jihatdan qulayligi nuqtai nazaridan baholaydilar, bunga alohida e’tibor qaratilmoqda. Shunday qilib, bu yilgi Evolo Skyscraper Competition 2011 LO2P Recycling Skyscraper (Hindistondagi qayta ishlanadigan osmono'par bino), Flat minora (muqobil energiya) va elektr stantsiyasi, galereya va akvariumni o'zida birlashtirgan gidravlik to'g'on loyihalari uchun sovrinlarni qo'lga kiritdi. Xuddi shu tanlovda Serbiyadan kelgan bir guruh me'mor va muhandislar "samoviy" elektr energiyasidan foydalangan holda vodorod ishlab chiqaradigan g'ayrioddiy osmono'par bino loyihasini taqdim etdilar. Serbiya jamoasining g'oyasi shu qadar qiziqarli bo'lib chiqdiki, Xidra loyihasi faxriy yorliq bilan taqdirlandi, ammo endi u sovrinlardan birini egalladi. Darhaqiqat, Hydra osmono'par binosi - bu hududdan o'tayotgan momaqaldiroqlardan chaqmoq chaqadigan ko'p qavatli binoning loyihasi. Keyinchalik, ularning energiyasi oddiy suvni tarkibiy qismlarga - vodorod va kislorodga ajratish (elektroliz) jarayoniga sarflanishi kerak. Shunday qilib, bu bino, bir tomondan, toza energiya manbai bo'lib xizmat qilsa, ikkinchi tomondan, Yer atmosferasini kislorod bilan ta'minlovchi yana bir ta'minotchiga aylanadi.
Loyiha mualliflari chaqmoqning oldindan aytib bo'lmaydiganligi va o'zgaruvchanligini hisobga olib, Xizr osmono'par binosining ishlashini yaxshilashga yordam beradigan bir nechta echimlarni taklif qilishdi. Iloji boricha ko'proq chaqmoq oqimlarini jalb qilish uchun strukturani sayyoramizning eng ko'p chaqmoqlar kuzatiladigan hududlariga o'rnatish kerak. Bu hududlarga AQSH (Florida), Venesuela, Kolumbiya, Hindiston (ushbu mamlakatlarning shimoliy qismida), Indoneziya (Malakka yarim oroli) va Kongo (Afrika) da joylashgan ayrim hududlar kiradi. Ushbu hududlarda har bir kvadrat kilometr hudud uchun yiliga 50-70 yoki undan ko'p chaqmoq urishi sodir bo'ladi. Qurilish uchun to'g'ri joyni tanlashdan tashqari, ochiq joylarda Xidra loyihasini qurish muvaffaqiyatli chaqmoq ovining ehtimolini oshiradi. Shuning uchun, agar osmono'par bino katta shaharda joylashgan bo'lsa, u metropoldagi eng baland binoga aylanishi kerak. Aks holda, chaqmoqning bir qismi qo'shni balandroq osmono'par binolar yoki minoralar tomonidan o'ziga tortiladi. Masalan, har yili atigi 20 ga yaqin chaqmoq tushadigan Empire State Building (Nyu-Yorkdagi eng baland bino) bilan kuzatiladi.
Serbiyalik "osmono'par bino" qancha chaqmoqni ushlay olishini oldindan bashorat qilish qiyinligiga qo'shimcha ravishda, loyihada boshqa ko'plab hal qilib bo'lmaydigan muammolar mavjud. Bular yuqori ish harorati (27 000 ° C gacha) va chaqmoq oqimlarining katta oqimi (200 000 A gacha) bo'lib, ular ishlatiladigan materiallarga eng yuqori talablarni qo'yadi, shuningdek, katta quvvatga ega bo'lgan kondansatörlarni yaratish zarurati va misli ko'rilmagan xususiyatlarga ega.
Biroq, atmosfera elektr energiyasi sanoat tarmog'iga kirishdan oldin uni sanoat standartiga aylantirish kerak: 50 - 60 gerts chastotali o'zgaruvchan tok 220 - 550 volt kuchlanishli (turli mamlakatlarning elektr tarmoqlari uchun bu parametrlar farqlanadi). . Ya'ni, haydovchiga faqat chaqmoq urishi etarli emas. Turli davrlarda bu muammoni hal qilishning turli yo'llari, jumladan, er osti suv havzalari taklif qilingan. Elektr tokining energiyasi ta'sirida suv bug'ga aylanishi kerak, bu patent mualliflarining fikriga ko'ra (va bunday sxema o'tgan asrning 60-yillarida AQShda patentlangan) turbina pichoqlarini aylantirishi kerak, klassik issiqlik va atom elektr stansiyalarida bo'lgani kabi. Ammo bunday generatorlarning samaradorligi juda past. Hozirgi vaqtda kuchli elektr kondansatkichlari ishlab chiqilgan - to'plangan energiyani oylar davomida saqlashga qodir yuqori quvvatli saqlash qurilmalari va yuqori tezlikdagi tiristorlarda o'zgaruvchan tok konvertorlari, samaradorligi 85% ga yaqin. Ikkinchi muammo - momaqaldiroqlarning nisbatan oldindan aytib bo'lmaydiganligi va ularning notekis taqsimlanishi. Albatta, eng katta momaqaldiroq faolligi ekvatorga yaqinroq qayd etilgan, ammo bu kengliklarda paydo bo'ladigan oqimlar ko'pincha momaqaldiroq va yer o'rtasida emas, balki bulutlar yoki bulut qismlari o'rtasida sodir bo'ladi. Albatta, Markaziy Afrikada yiliga kvadrat kilometrga 70 dan ortiq chaqmoq tushadigan ulkan hudud mavjud. AQShda bunday zonalar mavjud: Kolorado va Florida shtatlarida. Ammo shunga qaramay, bu juda mahalliy hududlar. Ayni paytda atmosfera elektr energiyasi nazariy jihatdan sayyoramizning istalgan nuqtasida mavjud.
AQShning Tropik yomg'irni o'lchash missiyasi (TRMM) sun'iy yo'ldoshi bilan ishlaydigan mutaxassislar so'nggi yutuqlaridan biri haqida hisobot chop etishdi. Yillik kuzatishlardan so'ng, TRMM bir yilda ma'lum bir hududning har kvadrat kilometrida sodir bo'ladigan ko'r-ko'rona zaryadsizlanishlar soni bo'yicha chaqmoq chastotasining jahon xaritasini tuzdi. Afrika qit'asining markaziy qismida yiliga kvadrat kilometrga 70 dan ortiq chaqmoq tushadigan zona mavjud. Aynan o'sha erda "chaqmoq" zavodi qurilishi rejalashtirilgan. Shu bilan birga, ishlab chiquvchilar chaqmoq elektr stansiyasi 4-7 yil ichida o'zini oqlaydi, deb hisoblashadi.
Shuni ta'kidlash kerakki, chaqmoq oqimlarining shakllanishi va shakllanishining juda yaxshi o'rganilgan tabiatiga qaramay, vaqt o'tishi bilan yangi eksperimental ma'lumotlar paydo bo'ladi. Shunday qilib, 1989 yilda ularning yangi turi - yuqori balandlikdagi elektr razryadlari yoki spritlar kashf qilindi. Bu razryadlar ionosferada hosil bo'lib, yuqoridan pastgacha, 40-50 km masofadagi momaqaldiroq bulutlari tomon uriladi, lekin ularga yetib bormasdan yo'qoladi. 2002 yilda Janubiy Xitoy dengizi ustida bir necha marta momaqaldiroq paytida Tayvan Milliy Chen Kun universiteti olimlari hatto g'alati chaqmoqni ham kuzatgan. Atmosfera elektr energiyasining oqimlari pastga tushmadi, balki yuqoriga - momaqaldiroqdan atmosferaning yuqori qatlamlariga qadar. Tarmoqli chaqmoqlar ulkan o'lchamlarga ega edi: 80 km uzunlikdagi yorqin zigzaglar 95 km gacha ko'tarildi. Chiqarishlar bir soniyadan kamroq davom etdi va past chastotali radio emissiyasi bilan birga keldi.
test savollari
Qanday tabiat hodisasi "momaqaldiroq" deb ataladi?
Bulutlarning elektrlanishi qanday hodisa tufayli yuzaga keladi?
Yer chaqmoqlarining rivojlanish jarayoni qanday?
Yashin razryadlaridan elektr energiyasini olishning asosiy mumkin bo'lgan usullari qanday?
Qanday qurilmalarni chaqmoq sifatida ishlatish taklif qilingan?
Sayyoramizning qaysi hududlarida eng ko'p chaqmoq kuzatiladi?
Dunyoning qaysi mamlakatlarida chaqmoq energiyasidan foydalanish boshlanadi?

Momaqaldiroq energiyasi hali ham faqat nazariy yo'nalishdir. Texnikaning mohiyati chaqmoq energiyasini olish va uni elektr tarmog'iga yo'naltirishdir. Ushbu energiya manbai qayta tiklanadigan va muqobil, ya'ni. ekologik xavfsiz.

Chaqmoq hosil bo'lish jarayoni juda murakkab. Dastlab, elektrlashtirilgan bulutdan, elektrlashtirilgan ko'chkilar (streamerlar) ga birlashtirilgan elektron ko'chkilar natijasida yuzaga kelgan etakchi razryad erga shoshiladi. Bu razryad ortda issiq ionlangan kanalni qoldiradi, bu kanal bo'ylab asosiy chaqmoq razryadi teskari yo'nalishda harakat qiladi, kuchli elektr maydoni bilan Yerdan yirtilgan. Bir soniya ichida jarayon bir necha marta takrorlanadi. Asosiy muammo razryadni ushlash va uni tarmoqqa yo'naltirishdir.

Benjamin Franklin ham samoviy elektr energiyasini qidirgan. Momaqaldiroq paytida u bulutga uçurtma uchirdi va u elektr zaryadini yig'ayotganini tushundi.

Chaqmoq energiyasi bir zarbada 5 milliard joul sof energiya bo'lib, bu 145 litr benzin bilan solishtirish mumkin. Taxminlarga ko'ra, 1 chaqmoq urishi AQShning butun aholisi 20 daqiqada iste'mol qiladigan energiya miqdorini o'z ichiga oladi.

Dunyo bo'ylab har yili taxminan 1,5 milliard tushirish ro'yxatga olinadi, ya'ni. Chaqmoq Yer yuzasiga sekundiga taxminan 40-50 marta uradi.

Tajribalar

2006-yil 11-noyabrda Alternative Energy Holdings chaqmoqni “qo‘lga olish”ni namoyish eta oladigan va keyin uni “maishiy” elektr energiyasiga aylantira oladigan prototip dizaynini yaratishdagi muvaffaqiyatini e’lon qildi. Kompaniya joriy sanoat analogining chakana narxi 1 kVt/soat uchun $0,005 bo'lganida 4-7 yil ichida o'zini oqlashini ta'kidladi. Afsuski, loyiha rahbariyati bir qator amaliy tajribalardan so'ng muvaffaqiyatsizlik haqida xabar berishga majbur bo'ldi. Keyin Martin A. Umani chaqmoq energiyasini atom bombasi energiyasi bilan taqqosladi.

2013 yilda Sautgempton universiteti xodimlari laboratoriya sharoitida barcha parametrlari bo'yicha tabiiy kelib chiqishi chaqmoqlariga o'xshash sun'iy zaryadni simulyatsiya qilishdi. Nisbatan oddiy uskuna tufayli olimlar uni “qo‘lga olish”ga muvaffaq bo‘lishdi va bir necha daqiqada smartfon akkumulyatorini to‘liq zaryadlashdi.

nuqtai nazar

Chaqmoq fermalari hali ham orzu. Ular juda arzon energiyaning bitmas-tuganmas ekologik toza manbalariga aylanadi. Energetikaning ushbu sohasining rivojlanishiga bir qator fundamental muammolar to'sqinlik qilmoqda:

• Momaqaldiroq vaqti va joyini oldindan aytib bo'lmaydi. Bu shuni anglatadiki, chaqmoq urishi uchun maksimal o'rnatilgan joyda ham juda ko'p "tuzoqlar" o'rnatilishi kerak;
• chaqmoq - qisqa muddatli energiya portlashi, uning davomiyligi bir soniyaning fraktsiyalariga teng va uni juda tez o'zlashtirish kerak. Ushbu muammoni hal qilish uchun hali mavjud bo'lmagan kuchli kondansatörler kerak va ularning narxi juda yuqori bo'lishi mumkin. Shuningdek, siz yukni generatorning ichki qarshiligi bilan muvofiqlashtirishga imkon beradigan 2 va 3-turdagi sxemalar bilan turli xil tebranish tizimlarini qo'llashingiz mumkin;
• tushirish quvvati ham juda farq qiladi. Ko'pgina chaqmoqlar 5-20 kA ni tashkil qiladi, lekin 200 kA oqimning chaqnashlari mavjud va ularning har biri 220 V va 50-60 Hz AC standartiga keltirilishi kerak;
• chaqmoq salbiy, bulutning pastki qismida to'plangan energiyadan hosil bo'lgan va ijobiy, uning yuqori qismida to'plangan. Bu omilni chaqmoq fermasini jihozlashda ham hisobga olish kerak. Bundan tashqari, musbat zaryadni olish uchun energiya talab qilinadi, bu Chizhevskiy qandilining misolida isbotlangan;
• atmosferaning 1 kubometrida zaryadlangan ionlarning zichligi past, havo qarshiligi yuqori. Shunga ko'ra, faqat er yuzasidan maksimal darajada ko'tarilgan ionlangan elektrod chaqmoqni "tutib olishi" mumkin, ammo u faqat mikrotoklar ko'rinishidagi energiyani ushlab turishi mumkin. Agar siz elektrodni elektrlashtirilgan bulutlarga juda yaqin ko'tarsangiz, bu chaqmoqni qo'zg'atishi mumkin, ya'ni. qisqa muddatli, ammo kuchli kuchlanish paydo bo'ladi, bu esa chaqmoq fermasi uskunasining ishdan chiqishiga olib keladi.

Aniq qiyinchiliklarga qaramay, chaqmoq fermalarini yaratish g'oyasi tirik: insoniyat haqiqatan ham tabiatni bo'ysundirishni va qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanishni xohlaydi.

Chiziqli chaqmoq kanalidagi kuchlanish va oqimlarning katta qiymatlari haqida o'qigan har bir kishi shunday deb o'yladi: bu chaqmoqlarni qandaydir tarzda ushlab, energiya tarmoqlariga o'tkazish mumkinmi? Sovutgichlar, lampochkalar, tosterlar va boshqa kir yuvish mashinalarini quvvatlantirish uchun. Bunday stantsiyalar haqida gapirish ko'p yillardan beri davom etmoqda, ammo kelgusi yilda biz nihoyat "chaqmoq kollektori" ning ishlaydigan namunasini ko'rishimiz mumkin.

Fantastika adabiyotini qazib olsangiz, ehtimol siz shunga o'xshash narsaga duch kelishingiz mumkin. Ha, va bu mavzu bo'yicha turli patent arizalari, biz ishonamiz, juda ko'p qilingan. Faqat endi haqiqiy timsolni ko'rish mumkin emas.

Bu erda juda ko'p muammolar mavjud. Yashin, afsuski, elektr energiyasini yetkazib beruvchi juda ishonchsiz. Qaerda momaqaldiroq bo'lishini oldindan aytish qiyin. Va uni bir joyda kutish uzoq vaqt. Bundan tashqari, chaqmoq - bu yuzlab million voltsli kuchlanish va 200 kiloampergacha bo'lgan eng yuqori oqim (ba'zi o'lchangan chaqmoqlarda; odatda 5-20 kiloamper).

Chaqmoq bilan "oziqlanish" uchun ularning energiyasi, shubhasiz, zaryadsizlanishning asosiy bosqichi davom etadigan soniyaning mingdan bir qismi uchun bir joyda to'planishi kerak (bir zumda ko'rinadigan chaqmoq urishi aslida bir necha fazalardan iborat) va keyin asta-sekin. uni tarmoqqa bering, bir vaqtning o'zida standart 220 volt va 50 yoki 60 gerts AC da o'zgartiring.

E'tibor bering, chaqmoq oqimi paytida juda murakkab jarayon sodir bo'ladi. Birinchidan, bulutdan erga tushadigan etakchi razryad (biz bulut ichidagi chaqmoqni hisobga olmaymiz), elektron ko'chkilar natijasida hosil bo'lgan, ular oqimlarga birlashib, oqimlar deb ham ataladi. Rahbar issiq ionlashtirilgan kanalni yaratadi, u orqali Yer yuzasidan kuchli elektr maydoni bilan yirtilgan asosiy chaqmoq oqimi teskari yo'nalishda ishlaydi.

Ammo shuni ham qo'shimcha qilish kerakki, bulutlar va yer o'rtasida o'tadigan chaqmoqlar ikkita "oyna" turga bo'linadi: ba'zilari momaqaldiroq bulutining pastki qismida to'plangan salbiy razryadlar, boshqalari esa ijobiy razryadlar tufayli yuzaga keladi. uning yuqori qismida to'planadi. To'g'ri, ikkinchi tur birinchi turdagi zaryadlardan (salbiy chaqmoq) 4 dan (o'rta kengliklarda) 17 (tropikada) marta kamroq bo'ladi. Ammo samoviy elektr kollektorlarini loyihalashda bu farq hali ham hisobga olinishi kerak.

Afsuski, chaqmoq fermalari tarafdorlari shuni ta'kidlashni unutishadiki, momaqaldiroq paytida momaqaldiroq paytida chaqmoqlarning katta qismini samarali yig'ish uchun zarur bo'lgan yuzlab po'lat minoralar bu hududni hech qanday tarzda bezatmaydi (rasmda - faqat bir nechta po'lat ustunlar, Arek Daniel fotosurati).

Ko'rib turganingizdek, ko'plab muammolar mavjud. U holda chaqmoq bilan aralashishga arziydimi? Agar siz bunday stantsiyani odatdagidan ko'ra tez-tez chaqmoq tushadigan joyga qo'ysangiz, ehtimol ma'no bo'ladi. Ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, kuchli momaqaldiroq bilan, chaqmoq uzluksiz birin-ketin esganda, butun Qo'shma Shtatlarni 20 daqiqa davomida elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun etarli miqdorda energiya ajralib chiqishi mumkin.

Albatta, biz qanday chaqmoq tutuvchi stantsiyani o'ylab topmasak ham, uning oqimini o'zgartirishdagi samaradorligi 100% dan uzoq bo'ladi va chaqmoq yaqinida urilgan barcha chaqmoqlarni ushlab bo'lmaydi. ferma.

Lekin baribir, agar stansiya ustida kamida haftada bir marta momaqaldiroq bo'lgan bo'lsa... Kutib turing, sayyoramizda istalgan vaqtda 2000 ta momaqaldiroq bor! Jozibalimi?

Ha. Faqatgina bu momaqaldiroqlar shu qadar katta maydonda tarqalganki, "dumidan" chaqmoqni tutish istiqbollari darhol tumanga aylanadi.

Boshqa tomondan, momaqaldiroqlar Yerda juda notekis sodir bo'ladi. Misol uchun, chaqmoq yig'ish haqida o'ylayotgan amerikalik novatorlar uzoq vaqtdan beri Florida tomon qarab turishgan: u erda osmon o'qlari bilan to'g'ridan-to'g'ri tanlangan joy sifatida mashhur hudud bor.

Afrika bundan ham omadliroq. Yaqinda Amerikaning Tropik yomg'irni o'lchash missiyasi (TRMM) sun'iy yo'ldoshi bilan ishlaydigan mutaxassislar ushbu sun'iy yo'ldoshning so'nggi yutuqlaridan biri haqida hisobot e'lon qilishdi.

Uzoq muddatli kuzatuvlarni o'tkazgandan so'ng, TRMM (mutaxassislar qo'li bilan, albatta) har birida sodir bo'ladigan ko'r-ko'rona ajralishlar soniga muvofiq Yerning u yoki bu qismini ranglab, chaqmoq chastotasining dunyo xaritasini "tuzdi". yiliga ma'lum bir maydonning kvadrat kilometri.

Rasmdan ko'rinib turibdiki, Afrika qit'asining markaziy qismida juda katta maydon mavjud bo'lib, u erda yiliga kvadrat kilometrga 70 dan ortiq chaqmoq tushadi!

Dunyodagi chaqmoq chastotasi. O'ng tarafdagi shkala yiliga kvadrat kilometrga bo'laklarga bo'linadi, TRMM sun'iy yo'ldoshidan o'rtacha 11 yil davomida kuzatilgan (NASA/MSFC tomonidan berilgan rasm).

To'g'ri, ushbu xaritani ko'rib chiqayotganda, tropiklarda va ekvatorga yaqinroqda, barcha chaqmoqlarning katta qismi bulutlar yoki bitta bulutning turli qismlari o'rtasida sodir bo'lishini hisobga olish kerak, ammo o'rta kengliklarda, aksincha. , chaqmoq chaqmoqlarining umumiy sonining muhim qismi "tuproqli" razryadlardir. Ma'lum bo'lishicha, Rossiya uchun hamma narsa yo'qolmaydi va Markaziy Afrika (chaqmoqlarning ko'p soni tufayli) bunday ekzotik hosilni yig'ishda muvaffaqiyatga ishonishi mumkin.

Ammo hozirgacha Amerika Qo'shma Shtatlaridan ko'proq ixtirochilar bunday loyihalar bilan chiqishmoqda.

Misol uchun, Amerikaning Alternative Energy Holdings kompaniyasi o'z rivojlanish rejalari bilan o'rtoqlashar ekan, har bir kilovatt soatiga 0,005 dollarlik kulgili narxda tok ishlab chiqaradigan ekologik toza elektr stansiyasi bilan dunyoni xursand qilmoqchi ekanligini xabar qildi.

Kompaniya chiqindilar energiyasini qanday yig'moqchi ekanligi ko'rsatilmagan. Gap superkondensatorlar va kuchlanish konvertorlarining ulkan to'plamlari bilan jihozlangan chaqmoqlar haqida ketayotganini taxmin qilish mumkin.

Aytgancha, turli vaqtlarda turli ixtirochilar eng g'ayrioddiy saqlash moslamalarini taklif qilishgan - chaqmoq chaqmoqqa tushganda eriydigan va suvni isitadigan, bug'i turbinani aylantiradigan metall bilan er osti tanklaridan tortib, suvni kislorodga parchalaydigan elektrolizatorlargacha. va vodorod chaqmoq oqimlari orqali. Ammo biz ishonamizki, hech bo'lmaganda ba'zi muvaffaqiyatlar oddiyroq tizimlar bilan bog'liq.

Biroq, ko'rib chiqaylik. Alternative Energy Holdings, bu yoqimli, chaqmoq energiyasining yorqin (uzoq) kelajagi haqidagi umumiy munozaralar bilan cheklanib qolmaydi, balki u 2007 yilda yashin razryadlari energiyasini to'plashga qodir bo'lgan bunday stansiyaning birinchi ishchi prototipini qurishini e'lon qiladi. .

Kompaniya o‘zining o‘rnatilishini kelgusi yil momaqaldiroq mavsumida (ya’ni yozda) yashin odatdagidan tez-tez yuradigan joylardan birida sinab ko‘rmoqchi. Shu bilan birga, drayverni ishlab chiquvchilar optimistik tarzda chaqmoq elektr stantsiyasining 4-7 yil ichida o'zini oqlashiga ishonishadi.

Momaqaldiroq energiyasi- bu muqobil energiyaning bir turi bo'lib, u chaqmoq energiyasini "tutib olishi" va uni elektr tarmog'iga yuborishi kerak. Bunday manba doimiy ravishda tiklanadigan cheksiz manbadir. Chaqmoq - bu bir necha turga bo'lingan murakkab elektr jarayoni: salbiy va ijobiy. Birinchi turdagi chaqmoq bulutning pastki qismida to'planadi, ikkinchisi, aksincha, yuqori qismda to'planadi. Chaqmoq energiyasini "ushlash" va ushlab turish uchun siz kuchli va qimmat kondansatkichlardan, shuningdek, ikkinchi va uchinchi turdagi sxemalarga ega bo'lgan turli xil tebranish tizimlaridan foydalanishingiz kerak. Bu ishchi generatorning tashqi qarshiligi bilan yukni muvofiqlashtirish va teng ravishda taqsimlash uchun kerak.

Hozircha momaqaldiroq energiyasi tugallanmagan va to'liq shakllanmagan loyihadir, garchi u juda istiqbolli. Resurslarni doimiy ravishda qayta tiklash qobiliyati jozibador. Etarli miqdorda energiya (taxminan 5 million joul sof energiya, bu 145 litr benzinga teng) ishlab chiqarishga hissa qo'shadigan bitta zaryaddan qancha quvvat kelib chiqishi juda muhimdir.

Chaqmoqni yaratish jarayoni

Chaqmoq oqimini yaratish jarayoni juda murakkab va texnikdir. Birinchidan, elektron ko'chkilar natijasida hosil bo'lgan bulutdan erga etakchi razryad yuboriladi. Ushbu qor ko'chkilari "oqimlar" deb ataladigan oqindilarga birlashtiriladi. Etakchi razryad issiq ionlangan kanalni hosil qiladi, u orqali asosiy chaqmoq razryadi teskari yo'nalishda harakat qiladi, u kuchli elektr maydonining impulsi bilan sayyoramiz yuzasidan chiqib ketadi. Bunday tizimli manipulyatsiyalar ketma-ket bir necha marta takrorlanishi mumkin, garchi bizga bir necha soniya o'tgandek tuyulishi mumkin. Shuning uchun, chaqmoqni "tutish", uning energiyasini oqimga aylantirish va keyinchalik saqlash jarayoni juda murakkab.

Muammolar

Chaqmoq energiyasining quyidagi jihatlari va kamchiliklari mavjud:

• Energiya manbasining ishonchsizligi. Qaerda va qachon chaqmoq sodir bo'lishini oldindan bilishning iloji yo'qligi sababli energiyani yaratish va olish bilan bog'liq muammolar bo'lishi mumkin. Bunday hodisaning o'zgaruvchanligi butun g'oyaning ahamiyatiga sezilarli darajada ta'sir qiladi.
• Kam zaryadsizlanish muddati. Chaqmoq oqimi paydo bo'ladi va bir necha soniya davom etadi, shuning uchun tezda reaksiyaga kirishish va uni "ushlash" juda muhimdir.
• Kondensatorlar va tebranish tizimlaridan foydalanish zarurati. Ushbu qurilmalar va tizimlardan foydalanmasdan, momaqaldiroq energiyasini to'liq qabul qilish va aylantirish mumkin emas.
• To'lovlarni "tutish" bilan bog'liq yon muammolar. Zaryadlangan ionlarning past zichligi tufayli yuqori havo qarshiligi hosil bo'ladi. Ionlangan elektrod yordamida siz chaqmoqni "tutib olishingiz" mumkin, uni iloji boricha erdan yuqoriga ko'tarish kerak (u energiyani faqat mikrotoklar shaklida "ushlashi" mumkin). Agar siz elektrodni elektrlashtirilgan bulutlarga juda yaqin ko'tarsangiz, bu chaqmoqning paydo bo'lishiga olib keladi. Bunday qisqa muddatli, ammo kuchli zaryad chaqmoq elektr stantsiyasining raqamli buzilishiga olib kelishi mumkin.
• Butun tizim va uskunalarning qimmat narxi. Momaqaldiroq energiyasi o'ziga xos tuzilishi va doimiy o'zgaruvchanligi tufayli juda qimmat bo'lgan turli xil uskunalardan foydalanishni nazarda tutadi.
• Oqimni konvertatsiya qilish va taqsimlash. Zaryadlar kuchining o'zgaruvchanligi tufayli ularni taqsimlash bilan bog'liq muammolar paydo bo'lishi mumkin. Chaqmoqning o'rtacha quvvati 5 dan 20 kA gacha, ammo 200 kA gacha bo'lgan chaqnashlar mavjud. Har qanday zaryad 220 V yoki 50-60 Gts AC pastroq quvvatga taqsimlanishi kerak.

Chaqmoq elektr stantsiyalarini o'rnatish bo'yicha tajribalar

2006 yil 11 oktyabrda chaqmoqni "tutib olish" va uni toza energiyaga aylantirishga qodir bo'lgan yashin elektr stantsiyasining prototipi muvaffaqiyatli dizayni e'lon qilindi. Alternative Energy Holdings bunday yutuqlari bilan maqtanishi mumkin. Innovatsion ishlab chiqaruvchi bunday zavod bir nechta ekologik muammolarni hal etishi, shuningdek, energiya ishlab chiqarish tannarxini sezilarli darajada kamaytirishi mumkinligini ta'kidladi. Kompaniyaning ta'kidlashicha, bunday tizim 4-7 yil ichida o'zini oqlaydi va "chaqmoqli fermalar" an'anaviy energiya manbalarining narxidan (kVt / yil uchun 0,005 $) farq qiladigan elektr energiyasini ishlab chiqarish va sotish imkoniyatiga ega bo'ladi.

Saungthampt universiteti xodimlari 2013 yilda laboratoriyada o'z xususiyatlariga ko'ra tabiiy chaqmoq bilan bir xil bo'lgan sun'iy chaqmoq zaryadini simulyatsiya qilishdi. Oddiy asbob-uskunalar yordamida olimlar zaryadni "tutib olish" va uni mobil telefon batareyasini zaryad qilish uchun ishlatishga muvaffaq bo'lishdi.

Chaqmoq faolligini o'rganish, chaqmoq chastotasi xaritalari

Tropik bo'ronlarni o'lchash missiyasi sun'iy yo'ldoshi bilan ishlaydigan NASA mutaxassislari 2006 yilda sayyoramizning turli qismlarida momaqaldiroq faolligini o'rganishdi. Keyinchalik chaqmoqning paydo bo'lish chastotasi va tegishli xaritani yaratish haqidagi ma'lumotlar e'lon qilindi. Bunday tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, yil davomida (har bir kvadrat kilometrga) 70 tagacha chaqmoq urishi sodir bo'ladigan ayrim hududlar mavjud.

Momaqaldiroq - chaqmoq va momaqaldiroq bilan birga keladigan murakkab elektrostatik atmosfera jarayoni. Momaqaldiroq energiyasi insoniyatga energiya inqirozidan xalos bo'lishga va uni doimiy ravishda qayta tiklanadigan resurslar bilan ta'minlashga yordam beradigan istiqbolli muqobil energiyadir. Ushbu turdagi energiyaning barcha afzalliklariga qaramay, ushbu kelib chiqishi elektr energiyasini faol ishlab chiqarish, ishlatish va saqlashga imkon bermaydigan ko'plab jihatlar va omillar mavjud.

Hozir butun dunyo olimlari ushbu murakkab jarayonni o‘rganib, u bilan bog‘liq muammolarni bartaraf etish bo‘yicha reja va loyihalar ishlab chiqmoqda. Ehtimol, vaqt o'tishi bilan insoniyat chaqmoqning "o'jar" energiyasini o'zlashtira oladi va yaqin kelajakda uni qayta ishlaydi.