雷にはどれくらいのエネルギーがあるのでしょうか?

雷は、雷雲に蓄積されたプラスとマイナスの電荷の不均衡によって引き起こされる放電です。ほとんどの稲妻は雲の間または雲の中で発生しますが、落雷による負傷や死亡を追跡している疾病管理予防センターによると、米国では毎年約4,000万件の落雷が地面に落ちています。

そのエネルギーを利用してコミュニティ全体に電力を供給することは可能でしょうか?ここではその疑問を探っていきます。

雷のエネルギー量

雷は高圧線を流れる電力の 10 倍の電力を発生します。

また、太陽の表面よりも熱い熱エネルギーと、40 km 先まで伝わる音響エネルギー (雷) も生成します。

稲妻の持続時間はわずか 1 ミリ秒ですが、稲妻は最大 10 ギガワット (GW) の電力を生成すると考えられており、これは 2021 年に米国のすべての屋上ソーラー パネルの容量の 6 分の 1 に相当します。 しかし、そのエネルギーを捉えるのは簡単なことではありません。

雷エネルギーを収穫できるか?

雷は、電気、熱、音という 3 つの形式のエネルギーを運び、または生成します。近年、科学者たちは次のような疑問を調査してきました。

• その電気を蓄えて、すぐにすべての電気自動車を充電して道路を独占できたらどうなるでしょうか?
• それともその強烈な熱を捉えてタービンを動かすのに十分な蒸気を生成するのでしょうか？
• それとも、カーボンフリーの水素燃料を生成するために必要な電力を生成するのに十分な音を変換しますか?

電気を捕まえる

雷エネルギーを捕らえて蓄えるために、高電圧スイッチング回路と磁気コンデンサを使用してさまざまな試みが行われてきました。出願中および現在進行中のいくつかの特許には、雷を電気に変えるシステムが記載されています。しかし、これらのシステムはいずれも、少なくとも広くは使用されていません。

ある研究では、「これは核融合炉や核施設のような複雑な科学的事業ではない」と述べています。 実際、ベンジャミン フランクリンは、雷を引き寄せて捕らえ、地面に誘導する避雷針の発明によって、私たちをその中間地点まで導いてくれました。残りの半分、つまりそれを飼いならすことは難しい部分です。

課題は、稲妻に運ばれるエネルギーを安全なレベルまで下げることです。

電力網はすでにこのように機能しています。発電所からの高圧送電線は 345,000 ボルトの電力を送りますが、電力は複数の変電所を介して地域レベルに、さらに近隣レベルに段階的に降下され、最終的に住宅に送電線が送電されるのはほんのわずかです。 120ボルト。

しかし、稲妻を数百万、最大で 10 億ボルトからより安全なレベルまで降下させることは、さらに困難な課題であり、まだ達成されていません。

収穫熱

米国海洋大気庁によると、雷のエネルギーは空気を一時的に華氏 50,000 度付近まで加熱します。これは太陽の表面よりも高温です。

熱を捕捉して電気に変換する最近の進歩は、雷の巨大な熱を収集する方法を示唆しているかもしれません。磁石（ほとんどの発電の中心）は加熱されると磁力を失いますが、最近の研究では、パラマグノンと呼ばれる小さな粒子が半導体として機能し、熱を電気に変換できることが判明しました。

その基礎研究から実用的な製品に至るには、製造プロセスや車両からの廃熱など、より現実的な熱源が最初に使用される可能性があります。これを雷に適用することは、それほど緊急性の高いタスクではありません。

サウンドを変換する

携帯電話を持っている人なら誰でも、電気を音波に変換できることを知っています。その逆も可能であり、電気のために音を収集する実験が世界中で進行中です。

雷によって発生する極度の熱により、周囲の空気が爆発し、雷と呼ばれる音波が発生します。雷は発生源から数百フィート以内で約 120 デシベルを発生することがあります。 しかし、交通や都市の騒音公害による既存の音響エネルギー源は、雷を採取する実験を行う価値があるほど信頼性の高い迷惑物質です。

発電の展望

電気では、供給が常に需要に見合う必要があります。そうでないと、システムが故障し、停電が発生します。他の再生可能エネルギーと同様に、雷のエネルギーを収集する際の課題の 1 つは、その断続性です。

断続的な雷は、風力や太陽エネルギーに比べて、時間的にも場所的にも予測が困難です。雷の電気を貯蔵することは、エネルギー貯蔵産業がまだ初期段階にあるというだけでなく、貯蔵装置自体が単一の大量の電気に損傷することなく耐える必要があるため、最も困難な部分です。

政治的意志 (そしてそれに伴う研究資金) は、水、風力、太陽光といった、より確立された再生可能エネルギー技術に焦点を当てています。当分の間、稲妻の採取は、次のベンジャミン・フランクリンになることを夢見る個々の発明家たちの追求であり続けるだろう。