Producir energía a partir de los pernos de iluminación

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Un rayo promedio de rayos negativos transporta una corriente de 30 a 50 kiloamperes, transfiere una carga de 5 coulombs y disipa 500 megajulios de energía (120 kg de TNT equivalente, o suficiente para encender una bombilla de 100 vatios durante aproximadamente 2 meses). Sin embargo, un rayo promedio de rayos positivos (desde la parte superior de una tormenta eléctrica) puede transportar una corriente de 300 a 500 kiloamperes, transferir una carga de hasta 300 coulombs, tener una diferencia potencial de hasta 1 gigavoltio (mil millones de voltios), y puede disipar 300 GJ de energía (72 toneladas TNT, o suficiente energía para encender una bombilla de 100 vatios por hasta 95 años).

Toda esa energía se envía al suelo en lugar de usarse. ¿Por qué no hay centrales de producción de energía ecológicamente inteligentes que recojan la iluminación (en regiones con mucha iluminación)? ¿Es realmente tan difícil recolectar la energía de las iluminaciones?

¿El problema es que "no sabes dónde y cuándo se encenderá la iluminación"? Pienso que si los restaurantes de McDonold se convierten en coleccionistas de energía, ocasionalmente, se encenderán unos rayos en el lugar correcto.

    
pregunta Edenia

2 respuestas

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Toda esa energía se envía al suelo en lugar de usarse.

No, no lo es. Este error clásico es probablemente el origen de todas estas ideas de "aprovechar el rayo".

En realidad, el voltaje a través del suelo es insignificante en comparación con el rayo en sí. En su lugar, imagine que el rayo es un filamento de tungsteno, o que el rayo es como la resistencia conectada entre dos terminales HV. Con un filamento de tungsteno caliente ... ¿diríamos que toda la energía se envía a los cables y, por lo tanto, se desperdicia? No, se está enviando al filamento caliente, no a los cables de conexión. (La corriente no es un flujo de energía. Ese es el concepto clave. El camino para la corriente está en un círculo cerrado, mientras que el camino para el flujo de energía es unidireccional: hacia el propio plasma del rayo).

Durante un rayo, ¿cómo fluye la energía? Los rayos de nubes y tierra son solo una chispa entre dos "placas de condensadores" grandes. La energía comienza como un fuerte campo vertical entre la base de la nube y la Tierra; entre las dos placas. Durante el rayo, la energía en el aire debajo de la nube fluye hacia el rayo. El flujo de energía parece un cilindro que se encoge, con el rayo en su núcleo. La energía en el amplio campo de e se convierte en energía en la pequeña región del plasma caliente (y luego se convierte en luz y sonido, y algo de aire caliente).

Si ve un rayo, eso significa que la energía ya se desperdicia en alimentar el perno. La corriente en el suelo puede ser enorme, pero la potencia que hay es minúscula.

En otras palabras, si queremos aprovechar el rayo, debemos deshacernos del rayo, y reemplazarlo con algún tipo de absorbedor de energía que esté conectado a algún tipo de almacenamiento de energía dispositivo. No hay destellos enormes, no hay ruido, no hay kilómetros de "filamentos de bulbo hechos de plasma".

En cambio, observe toda la energía silenciosa e invisible del campo e que comienza entre la nube y la tierra: las dos enormes placas de condensadores. Queremos que la energía de campo fluya hacia un pequeño absorbente en forma de punto en el suelo. NO fluye en un filamento de plasma vertical de millas de largo. Entonces, para resolver el problema, simplemente diga a todos cómo diseñar una máquina bastante pequeña para absorber eficientemente la energía de un condensador donde las placas tienen dos millas de ancho y una distancia de media milla.

Aquí hay una solución 'fácil': construya una torre que tenga un par de millas de altura y monte una esfera de metal en la parte superior que sea aproximadamente del tamaño de una tormenta eléctrica. Luego, cuando pasa a través de una tormenta en movimiento, se puede recolectar una gran parte de la energía eléctrica de la tormenta, pero sin desperdiciarla como una serpentina de plasma incandescente de una milla de altura.

    
respondido por el wbeaty
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wbeaty ha respondido la pregunta principal.

De tus comentarios a tu publicación original:

  

... pero las centrales hidroeléctricas y otros tipos de proveedores de energía deben tener medios para almacenar mucha energía.

Sí, pero se almacena antes su conversión a electricidad. Las estaciones hidroeléctricas almacenan masas de agua con alto potencial de energía debido a la altura entre la superficie del agua y las turbinas. Los generadores de petróleo, gas y carbón almacenan la energía en forma de energía química en el combustible. La energía se libera bajo demanda.

El almacenamiento de energía eléctrica es limitado y costoso. En el caso de las centrales hidroeléctricas, se utilizan sistemas de almacenamiento por bombeo y estos funcionan al hacer funcionar las turbinas en sentido inverso para bombear el agua de regreso a la colina, generalmente hacia el lago superior en un sistema de dos lagos. En el caso de la batería, la electricidad se utiliza para revertir la reacción química en las células y almacenar la energía como energía química nuevamente.

La generación de viento es otro ejemplo de esto. Muchos parques eólicos pueden ser subutilizados por la noche porque la demanda es menor. Las soluciones de almacenamiento de energía incluyen almacenamiento por bombeo y, más recientemente, baterías grandes: recientemente Tesla suministró una grande para Australia.

Ninguno de estos sistemas podría invertirse para almacenar toda la energía de una descarga eléctrica en el momento de la descarga (< 1 s).

Como señala wbeaty, la mayor parte de la energía se disipará en el arco del rayo y no en el suelo.

    
respondido por el Transistor

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