我们可以储存闪电的能量吗

一天中的每一秒，大自然母亲都会上演一场壮观的表演，平均约有100道闪电击中地球表面。这是惊人的每天860万次撞击，每次撞击释放高达10亿焦耳的静电储存能量，足以将3000个厨房水壶中的水烧开。

如果工程师成功地利用了太阳能，他们能否获取自然界其他巨大的能源之一?

新南威尔士大学数字电网未来研究所所长、新南威尔士大学电气工程与电信学院的约翰·弗莱彻教授表示，虽然理论上似乎可行，但利用闪电产生的能量并不像听起来那么容易。

“从闪电中获取能量的挑战在于，虽然可能有十亿焦耳的能量，但它主要被雷击本身消耗掉了，”他说。

“人类观察到的强光和响亮的雷声是消耗掉的大部分能量——所以在某些方面，当它到达地面时有点太晚了。

“另外，虽然闪电可以两次击中同一个地方，但我们无法预测它会击中哪里。这是在黑暗中刺伤——字面意思。”

弗莱彻教授说，要了解为什么它不可行，我们需要了解闪电是如何形成的。

产生闪电的条件主要是由温暖的空气和水分子的运动引起的，因为它们上升得非常快。这种运动剥夺了电子并导致带电的雷云。

“在雷雨云中，气流从较低的高度开始，大约离地面1公里，然后可以上升到离地面大约10公里——类似于客机在巡航期间的高度，”他说。

“空气的大量运动创造了一个具有高电荷水平的区域，在云中的带电粒子和地球上的我们之间产生巨大的能量差异。两者之间的电压，大约数百兆伏特，变得如此之大它分解空气，这个过程形成雷击。

“我们看到的闪光是云层和地球之间的电荷流动，它发生在一瞬间——眨眼你可能会错过它。

“所以是的，你可以从技术上从地面上的某个地方捕获能量，但它可能只是实际能量的一小部分。”

所以这不是一个好主意?

大部分能量是在云本身的高处捕获的。然而，弗莱彻教授说，一旦考虑到其他费用(例如存储)并将其转化为电网或其他类型负载可以接受的电力，试图捕获这些能量就并不划算。

“从理论上讲，你需要将雷击引导到可以捕获雷击能量的设备上，”他说。

“这是一个相对简单的过程，可能需要将良导体(例如铜棒)高高地粘在空中。

“但是，我们需要记住，设备的利用率会很低，因为闪电只持续几十微秒，这意味着在其他时间不会发生太多其他事情。

“你需要一种可以在100秒内捕获10亿焦耳的设备，然后在更长的时间内输送这种能量。例如，如果我们足够幸运，每分钟都有一次罢工，那么瞬时功率能力捕获系统将是100吉瓦。

“该设备的平均功率输出会低得多，约为16兆瓦。这是一个巨大的功率转换系数。

“即使你设置了正确的设备，也不能保证每秒都会有闪电击中它。”

坚持我们所知道的

与其他自然能源相比，闪电绝对不适合采集。弗莱彻教授说，在提供可靠、清洁的能源方面，太阳能和风能是王道。

“将10微秒的照明与太阳能电池板进行比较，如果正确放置并在适当的天气条件下，太阳能电池板每天可以获得10小时的太阳能，”他说。

“而且风力发电有可能表现得更好，因为它在夜间也有风，所以它不那么依赖于时间。然后是核能和水力发电、热泵和太阳能热能，它们是电力和热能的可靠来源。”

“所以从经济上讲，试图捕捉闪电没有多大意义。”

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