Το πρώτο drone που «καθοδηγεί» κεραυνούς ανοίγει τον δρόμο για νέες μορφές ενέργειας

Σε μια παγκόσμια πρωτιά, Ιάπωνες ερευνητές κατάφεραν να πετάξουν ένα drone μέσα σε καταιγίδα και να προκαλέσουν και να καθοδηγήσουν φυσικό κεραυνό, ανοίγοντας νέους ορίζοντες στην αντιμετώπιση φυσικών φαινομένων αλλά και στη συλλογή ενέργειας από αυτά. Η εντυπωσιακή αυτή επίδειξη, που πραγματοποιήθηκε υπό την αιγίδα του τηλεπικοινωνιακού κολοσσού NTT, φέρνει για πρώτη φορά στο προσκήνιο την πιθανότητα αξιοποίησης της κεραυνικής ενέργειας ως εναλλακτικής, καθαρής πηγής ενέργειας.

Η τεχνολογία πίσω από το ιπτάμενο αλεξικέραυνο

Το drone που χρησιμοποιήθηκε δεν είναι μια απλή ιπτάμενη συσκευή, αλλά ένα εξελιγμένο μοντέλο με ειδικό σχεδιασμό ώστε να αντέχει στην εξαιρετικά υψηλή τάση και θερμοκρασία που παράγει ένας κεραυνός. Διαθέτει:

• Μεταλλικό κλωβό Faraday για την ανακατεύθυνση της ηλεκτρικής εκκένωσης γύρω από το σώμα του drone,
• Αγωγό γείωσης μήκους 300 μέτρων, που συνδέεται με το έδαφος μέσω ενός διακόπτη υψηλής τάσης,
• Κεραίες-ακίδες στην κορυφή, σχεδιασμένες για να αυξάνουν τις πιθανότητες να «τραβήξουν» κεραυνό.

Κατά τη διάρκεια μιας έντονης καταιγίδας τον Δεκέμβριο, οι ερευνητές περίμεναν να φτάσει το ηλεκτρικό πεδίο στο κατάλληλο επίπεδο. Τότε, πέταξαν το drone σε ύψος 300 μέτρων και το άφησαν να αιωρείται, με τον αγωγό γείωσης απενεργοποιημένο. Όταν ο διακόπτης ενεργοποιήθηκε, δημιουργήθηκε διαφορά τάσης άνω των 2.000 βολτ ανάμεσα στο drone και το έδαφος, προκαλώντας ισχυρές ηλεκτρικές διαταραχές στον αέρα και τελικά την επιθυμητή εκκένωση: ένας φυσικός κεραυνός χτύπησε το drone, μερικώς λιώνοντας τον κλωβό Faraday, αλλά χωρίς να το καταρρίψει.

Από την πρόληψη ζημιών στην παραγωγή ενέργειας

Το πείραμα της NTT δεν έχει μόνο επιστημονική σημασία, αλλά και πρακτικές εφαρμογές. Στην Ιαπωνία, οι ζημιές από κεραυνούς κοστίζουν ετησίως από 0,7 έως 1,5 δισ. δολάρια. Πολλές υποδομές, όπως γήπεδα, ανεμογεννήτριες και απομακρυσμένοι σταθμοί, είναι δύσκολο να προστατευθούν με παραδοσιακά αλεξικέραυνα. Το ιπτάμενο αλεξικέραυνο προσφέρει μια νέα προσέγγιση: μπορεί να αναπτυχθεί σε πραγματικό χρόνο και να «τραβήξει» τον κεραυνό μακριά από κρίσιμες εγκαταστάσεις.

Ωστόσο, η ομάδα της NTT δεν σταματά στην πρόληψη. Όπως δήλωσαν, επόμενος στόχος είναι η συλλογή και αποθήκευση της ενέργειας των κεραυνών.

Μπορούμε να "φυλακίσουμε" έναν κεραυνό;

Η θεωρητική ενέργεια ενός μέσου κεραυνού αγγίζει το 1 δισεκατομμύριο joules – περίπου 278 κιλοβατώρες, ή αλλιώς αρκετή για να φορτιστεί έξι φορές ένα ηλεκτρικό Hyundai Ioniq 6. Με περίπου 1,4 δισεκατομμύρια κεραυνούς κάθε χρόνο παγκοσμίως, η χαμένη αυτή ενέργεια αντιστοιχεί σχεδόν στο 1,5% της παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας.

Η αποθήκευση όμως μιας τέτοιας στιγμιαίας, εκρηκτικής εκκένωσης είναι τεχνολογικά τρομακτική. Οι συνηθισμένες μπαταρίες λιθίου θα υπερφορτίζονταν και θα καταστρέφονταν σε κλάσματα δευτερολέπτου. Οι υπερπυκνωτές (ultracapacitors) ίσως να μπορούσαν να αντέξουν, αλλά είναι ογκώδεις και δύσκολα μεταφερόμενοι.

Επιπλέον, δεν είναι δυνατό να μεταφερθεί αυτή η ενέργεια απευθείας στο ηλεκτρικό δίκτυο. Τα δίκτυα είναι σχεδιασμένα για σταθερή ροή και όχι για αιφνίδιες εκκενώσεις εκατομμυρίων βολτ και δεκάδων χιλιάδων αμπέρ. Η απόπειρα θα οδηγούσε πιθανότατα σε καταστροφές υποδομών, όπως μετασχηματιστές που εκρήγνυνται, προκαλώντας πυρκαγιές.

Το μέλλον του ιπτάμενου κεραυνοσυλλέκτη

Παρότι η αποθήκευση ενέργειας από κεραυνούς παραμένει ένα τεχνολογικό στοίχημα, το τεχνολογικό επίτευγμα της NTT είναι αξιοσημείωτο από μόνο του. Το drone αυτό θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε αστικές περιοχές, σε σημεία που απειλούνται από συχνές καταιγίδες, και να περιορίσει τις ζημιές σε κρίσιμες εγκαταστάσεις.

Αν τελικά βρεθεί τρόπος για την αποθήκευση της ενέργειας με ασφάλεια και αποδοτικότητα, τότε ίσως να μιλάμε για μια νέα μορφή καθαρής, ανανεώσιμης ενέργειας, που πέφτει δωρεάν από τον ουρανό.

Μέχρι τότε, το ιπτάμενο αλεξικέραυνο παραμένει μια τεχνολογική καινοτομία που ενώνει τη φαντασία της επιστημονικής φαντασίας με την επιστημονική πρόοδο. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα του τι μπορεί να συμβεί όταν η μηχανική, η φυσική και η ευρηματικότητα συναντιούνται μέσα στην καρδιά μιας καταιγίδας.

[via]