번개 스트라이크의 힘은 오늘날의 기술에 의해 활용되지 않기에는 너무 커집니다. 번개의 에너지를 포착하는 데 필요한 전기 구성 요소는 볼트의 변동성에 의해 파괴됩니다. 또한 Lightning은 산발적 인 사건이므로 전원으로 의존하기가 어려울 것입니다.
영화 Back To the Future (1985)를 본 적이 있다면 , Doc Brown이 1955 년부터 1985 년까지 Marty를 보내는 새로운 기술을 발견 한 방식을 기억할 것입니다. 타임머신에 힘을주기 위해서는 엄청난 양의 에너지가 필요했습니다. 그는 Plutonium을 사용할 수 없기 때문에 만 번개 만 충분한 에너지를 가지고 있다고 추측했다. 타임머신에 적절하게 전원을 공급합니다. 그는 번개 파업이 언제 어디서 일어날 지 정확하게 알고 있었기 때문에 번개의 힘을 사용하여 Marty를 미래로 돌려 보냈습니다! 꽤 깔끔한, 응?
같은 라인을 따라 생각하면, 우리가 울리는 번개에서 에너지를 활용할 수 있는지 궁금한 적이 있습니까?
Lightning
몇 초 후에 하늘에서 럼블을들을 때마다, 당신은 하늘을 가로 지르는 번개 크리즈 크로스의 화려한 지그재그 패턴을보고 항상 쳐다 보며 보았습니다. 기본적으로 번개는 구름 내부에 주로 형성되는 전류이지만 때로는 구름과 땅 사이에 형성되어 Bolt of Lightning 를 만듭니다. .
번개 파업의 힘
번개는 밝을뿐만 아니라 뜨겁습니다. 번개의 온도는 섭씨 약 27,000도이며, 태양 표면보다 약 6 배 더 뜨겁습니다! 번개가 발생하면 온도가 극도로 낮아 주변 공기를 태울 수 있습니다. 번개는 수십억 줄의 에너지를 가지고 있습니다. 이를 관점에서 말하면, 단일 번개의 번개는 수백 리터의 휘발유만큼 많은 에너지를 운반 할 수 있습니다.
에너지와 전력은 단순한 관계를 갖습니다. 전기 전력은 에너지의 가치를 시간에 따라 나누어 계산할 수 있습니다. 무한한 소량의 시간 (몇 마이크로 초)에서 많은 양의 에너지가 공기를 통과하기 때문에 번개와 관련된 전력도 매우 높습니다.
대량의 에너지의 운송 업체 임에도 불구하고, 썬더 볼트에서 에너지를 추출하여 집에 전력을 공급할 수 없습니다.
번개 타격으로 인한 에너지를 활용하는 것과 관련된 도전
매우 정교한 고출력 전기 시스템을 설치해야합니다
우선, 사건의 번개를 흡수 한 다음 전기 에너지로 부드럽게 변환하여 집과 산업에 쉽게 전원을 공급하는 것은 힘든 엔지니어링 작업이 될 것입니다. 그렇게하려면 전기 시스템을 재 설계하고 번개 볼트를 캡처하기위한 복잡한 전원 시스템을 설치해야합니다. 번개를 유치하고 포착하려면지면 위로 높이 뻗어있는 키 큰 금속 철 막대와 같은 정교한 장비가 필요합니다. 이것은 위험 할 것이며 수많은 안전 위험을 수반합니다.
그러나 가장 큰 도전은 번개가 가져 오는 단위 영역 당 겸손한 에너지 파열을 흡수하는 것입니다. 커패시터, 트랜지스터, IC, 플라이휠 등과 같은 현재 전자 구성 요소는 갑자기 전기의 폭발을 견딜 수 있도록 설계되지 않았습니다. 평균적으로 번개 타격에는 50 억 줄의 에너지가 포함되어 있습니다. 게다가, 그것은 몇 마이크로 초 (수십억 줄에 대해 이야기 할 때 아주 짧은 시간) 이상 지속되지 않아서 너무 많은 에너지를 빨리 포착하기가 매우 어렵습니다.
.강도의 넓은 변화
번개 파업에서 관찰 된 지속적인 힘은 없습니다. 우리가 약 50 억 줄을 언급했지만, 그것은 대략적인 추정치입니다. 실제로이 금액은 크게 다릅니다. 일부 번개에서, 힘은 평균보다 훨씬 높을 수 있지만, 다른 경우에는 어리석게 낮을 수 있습니다. 따라서 이것은 번개 열광 시스템을 설립한다는 아이디어가 예측할 수없고 비현실적입니다.
산발적 성질과 고르지 않은 분포
그런 다음 번개가 완전히 산발적이라는 사실이 있습니다. 일부 지역은 훨씬 더 번개가 발생하는 반면 다른 지역은 그러한 날씨 패턴에 거의 면역력이 있습니다.
당신은 그들이 어디에서 파업 할 것인지 알지 못합니다 (크레딧 :efire/shutterstock)
매년 지구상에는 수백만 번의 번개가 있지만, 이러한 파업의 분포는 매우 왜곡되어 있습니다. 대부분의 번개는 열대 및 외딴 산악 지역에서 발생합니다. 이러한 지리적 위치에서 최첨단 에너지 저장 및 전환을 설계하고 설치하는 것은 경제적 인 관점에서 더욱 어려운 일입니다. 또한이 에너지를 인구가 많은 지역에 분산시키는 작업은 자체 운영 문제를 수반 할 것입니다.
너무 많은 전력; 한 번에 모두
번개를 포착하는 데있어 또 다른 큰 문제는 전기의 역학입니다. 번개는 킬로 볼트의 순서에 따라 매우 높은 전압을 가져옵니다. 우리가 사용하는 전기 및 전자 장치 또는 기기의 대부분은 비교적 낮은 전압에서 작업합니다. 수천 볼트가 나타나고 거의 순간적으로 사라집니다. 이 번개의 휘발성 특성은 막대한 양의 에너지가 한 번에 퇴적되므로 장비를 손상시킬 수 있습니다. 우리의 오늘날의 전자 구성 요소는 실제로 갑작스런 충동적인 전압 스파이크를 견딜 수 있도록 설계되지 않았습니다. 핵심 전자 구성 요소 인 배터리는 급격한 에너지가 많은 에너지에 취약 할 것입니다. 일반적으로 배터리는 천천히 그리고 꾸준히 충전하도록 설계되었습니다.
또한 번개 볼트의 많은 에너지는 열과 빛의 형태로 소산됩니다. 전환에 사용할 수있는 실제 전기 에너지는 훨씬 적습니다.
예제에 대한 불가능 성 이해
왜 그렇게 큰 아이디어가 아닌지 이해해 보자 대략적인 계산으로 번개 타격에서 에너지를 활용합니다. 전형적인 볼트는 약 300 킬로와트 시간의 에너지를 제공합니다. 평균 미국 주택은 한 달에 약 1000 킬로와트 시간의 전기를 평균적으로 사용합니다. 따라서이 계산을 통해 집에 Lightning Energy Harnessing 시스템을 설치할 수 있다고 가정하면 매달 3 개의 번개가 필요합니다. 에너지 활용 시스템이 설치된 곳에서 3 개의 보장 된 번개가있을 가능성이 얼마나 될지 생각해보십시오. 꽤 드물어요? 우리가 어떻게 든 에너지 활용 시스템을 설계 할 수 있다고 가정하더라도 규칙적이고 예측 가능한 기준으로 번개 타격을받을 가능성은 거의 없습니다. 번개 파업의 변동성은 번개 볼트에서 전기를 캡처하고 저장하는 엔지니어링 제약 조건은 물론 다루는 번거 로움입니다.
최종 단어
이론적으로 번개는 엄청난 에너지 원입니다. 그러나 잘못된 시간에 갇혀 있고 Doc Brown과 같은 천재가 당신 옆에 서있을 정도로 운이 좋을 때와 같이 매우 절망적 인 상황에 처할 때만 사용하는 것이 가장 좋습니다!
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