در یک جهان اول ، محققان ژاپنی یک هواپیمای بدون سرنشین ضد رعد و برق را در رعد و برق پرواز کردند و از آن برای القاء و هدایت حملات رعد و برق طبیعی استفاده کردند. این تیم اکنون در حال کار بر روی چگونگی این میله رعد و برق پرواز است که می تواند انرژی رعد و برق را ضبط و ذخیره کند.

همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید ، انرژی کمی مناسب در اعتصاب صاعقه وجود دارد. علم واضح و روشن برآورد حدود یک میلیارد ژول. این امر به حدود ۲۷۸ کیلووات ساعت ترجمه می شود ، یا به اندازه کافی برای شارژ استاندارد هیوندای Ioniq 6 تقریباً شش برابر بیشتر است. هر سال حدود ۱.۴ میلیارد اعتصاب صاعقه در سطح جهان یا حدود ۴۴ در هر ثانیه وجود دارد که نشان دهنده حدود ۳۸۳.۶ ساعت تروات ساعت برق است که از آسمان به صورت رایگان چشمک می زند. این تقریباً ۱.۵ ٪ از مصرف جهانی برق (در سطح ۲۰۲۳) است – و اگر بتوانیم آن را ضبط کنیم ، یک منبع مناسب و معقول است.

نه این که توصیه می کنیم سعی کنید ؛ به گفته دفتر MET انگلستان ، یک پیچ رعد و برق معمولی به اندازه انگشت شست شما ، ۲-۳ مایل (۳-۵ کیلومتر) طول دارد و هوای اطراف آن تا ۵ برابر گرمتر از سطح خورشید گرم می شود. براساس برخی تخمین ها ، حدود ۲۴۰،۰۰۰ نفر سالانه از رعد و برق برخورد می کنند ، و در حالی که ۹۰ ٪ از آنها زنده می مانند ، مطمئناً سرگرم کننده نیست. و این فقط هزینه انسانی است-خسارت ملک ناشی از لایتنینگ یک بار بیمه میلیارد دلاری در سال فقط در ایالات متحده است.

در ژاپن ، این رقم در هر نقطه از ۰.۷-۱.۵ میلیارد دلار سالانه است. Telco NTT ژاپنی زیرساخت های زیادی را در معرض این نوع آسیب قرار می دهد ، و بنابراین تیمی در مورد چگونگی کاهش یا جلوگیری از صدمات صاعقه ، به ویژه در مکانهایی که ممکن است میله های رعد و برق سنتی برای نصب سخت باشد ، کار می کند.

تیم NTT در قالب یک هواپیمای بدون سرنشین چند منظوره که کاملاً موز به نظر می رسد ، یک راه حل قابل توجه در هوا ارائه داده است:

NTT

بخش های کلیدی که این دستگاه را از یک کوادکوپتر صنعتی استاندارد جدا می کنند عبارتند از:

• قفس فلزی “مقاوم در برابر رعد و برق” که در هنگام ضرب و شتم ، رعد و برق را در اطراف هواپیماهای بدون سرنشین قرار می دهد ، و آن جریان گسترده جریان را به صورت شعاعی هدایت می کند تا اثرات میدان مغناطیسی قوی را که می تواند ایجاد کند ، لغو کند.
• یک سیم زمینی رسانا بیش از ۳۰۰ متر (۹۸۴ فوت) طول ، با سوئیچ ولتاژ بالا در پایین.
• مجموعه ای از میله های رعد و برق مانند آنتن مانند آنتن که از بالای آن استفاده می کنند ، که احتمالاً برای به حداکثر رساندن احتمال اعتصاب رعد و برق تمیز و هدایت آن به صورت تمیز از طریق قفس به سیم زمین طراحی شده است.

در اینجا نحوه کار این آزمایش آمده است: تیم NTT منتظر طوفان مناسب بود که خود را در ماه دسامبر به دست آورد. هنگامی که قدرت میدان الکتریکی در سطح زمین نشان می دهد که احتمالاً به زودی اعتصاب صاعقه رخ می دهد ، آنها هواپیمای بدون سرنشین را راه اندازی کردند ، آن را به ارتفاع ۳۰۰ متر (۹۸۴ فوت) پرواز کردند و آن را در آنجا آویزان کردند ، با سیم زمین خاموش شد ، در میدان الکتریکی شدید طوفان نشسته و تفاوت زیادی را در بین پهپادی در بالا و سیم بی اساس در قسمت پایین قرار داد.

NTT

هنگامی که آنها سوئیچ را چرخیدند ، این بار ناگهان مسیری بسیار آسان به زمین پیدا کرد. ولتاژ بیش از ۲۰۰۰ ولت بین سیم و زمین ایجاد شد و نوسانات میدان الکتریکی قدرتمندی را در هوا در اطراف پهپاد ایجاد می کند.

این امر با موفقیت باعث اعتصاب صاعقه از ابر طوفان در بالا شد ، که تا حدی قفس فارادی را در اطراف هواپیماهای بدون سرنشین ذوب کرد. این تیم فلاش های آبی از رعد و برق و “صداهای پاپ” را از وینچ سیم اتصال در سطح زمین مشاهده کرد – اما این هواپیمای بدون سرنشین در طول تجربه پایدار و هوایی باقی مانده است.

NTT

تیم NTT ادعا می کند که این “اولین بار در جهان است که یک هواپیمای بدون سرنشین در القای و هدایت صاعقه با استفاده از نوسانات میدان الکتریکی موفق بوده است.” این امیدوار است که این فناوری میله رعد و برق پرواز را به سیستمی که می تواند برای محافظت از شهرها و زیرساخت ها در برابر صاعقه – به ویژه سازه هایی مانند استادیوم های فضای باز و توربین های بادی مستقر شود ، توسعه دهد ، که با ادغام میله های رعد و برق در طراحی آنها به راحتی نمی توان از آنها محافظت کرد.

ضبط رعد و برق به عنوان منبع انرژی تمیز و محیطی

تیم NTT می گوید که در این اعتصابات رعد و برق نیز سعی خواهد کرد انرژی را بطری کند. “علاوه بر این ،” در بیانیه مطبوعاتی می خواند ، “ما همچنین با هدف ذخیره و استفاده از انرژی رعد و برق القایی ، روی روشهای ذخیره سازی انرژی رعد و برق کار خواهیم کرد.”

NTT

چالش های درگیر باید کاملاً آشکار باشد. در جایی که قدرتمندترین شارژرهای EV در جهان می توانند در طی چند دقیقه باتری کامل را از صفر تحویل دهند ، یک اعتصاب رعد و برق چندین بار انرژی زیادی را از سیم زمین در چشمان چشم می اندازد.

بنابراین می توانید سعی کنید همه این انرژی را به طور همزمان در باتری لیتیوم پر کنید ، مگر اینکه به دنبال یک نمایشگاه آتش بازی گران قیمت و پررنگ باشید. شاید یک بانک بزرگ از Ultracpacitors بسیار پرقدرت بتواند این نوع سوءاستفاده ها را انجام دهد-اما اینها بسیار بزرگتر و سنگین تر از باتری های لیتیوم در هر ساعت وات از ظرفیت انرژی هستند که احتمالاً مجبورید آنها را در یک یا دو تریلر دور کنید.

این یک فناوری واقعی برای یک فناوری است که واقعاً باید تا حدی قابل حمل باشد. اگر اینگونه نباشد ، فقط برای اکثریت قریب به اتفاق زمان ، وقتی که هیچ رعد و برق بلافاصله در بالای سر وجود ندارد ، کاری نمی نشیند.

شما فقط نمی توانید انرژی رعد و برق را مستقیماً در شبکه برق قرار دهید. شبکه ها برای انتقال قدرت نسبتاً صاف و پایدار ساخته شده اند ، تا بتوانند سنبله های فوری را با بیش از ۱۰۰ میلیون ولت و ۳۰،۰۰۰ آمپر انجام دهند.

با فرض اینکه سیم های انتقال گرم نمی شوند و به اندازه کافی سریع تبخیر می شوند تا از آسیب گسترده تر جلوگیری کنند ، مطمئناً حداقل چند ترانسفورماتور را منفجر می کنید. این موارد به طور معمول پر از مایع خنک کننده روغن هستند و هنگام خاموش شدن آنها را به بمب های نفتی آتشین تبدیل می کنند – فیلم های سرگرم کننده زیادی در YouTube وجود دارد که نشان می دهد چه چیزی به نظر می رسد:

بنابراین اگر محققان NTT به طور جدی می خواهند بفهمند چگونه رعد و برق را بطری می کنند و از آن به عنوان منبع انرژی پاک استفاده می کنند ، کار خود را برای آنها قطع می کنند. آنها به نوعی سیستم بافر غول پیکر احتیاج دارند که می تواند چنین سنبله انرژی فوری عظیم را ضبط کند و سپس آن را به یک سیستم ذخیره سازی یا به صورت متمدن تر به درون شبکه فرو کند.

با آن موفق باشید ، بچه ها! ما نفس خود را نخواهیم گرفت.

با این وجود ، میله رعد و برق پرواز که آنها طراحی و آزمایش کرده اند به خودی خود به اندازه کافی چشمگیر است و مطمئناً می تواند برنامه هایی را برای محافظت از انواع مختلف زیرساخت ها پیدا کند. چیزهای بسیار شسته و رفته!

منبع: NTT