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全球一年的闪电次数多达14亿次,可以释放出4900亿度电,为什么人类却没有想过收集闪电来发电呢?虽然目前我国已经基本没有了大规模停电和缺电的问题了,但是由于大部分电能都是依靠火力发电站制造的,不仅不环保,而且资源的消耗量比较大,所以利用不可再生能源发电是未来的一个大趋势。目前,我国已经实现了水能、风能和太阳能发电,那么为什么不能拿利用闪电来发电呢?我们和前面这种能源对比一下就会发现,闪电有很多致命缺陷。首先,我们知道不可再生资源都有一个天生的缺陷,那就是发电量不稳定。比如水电站的水量季节变化非常大,去年由于长江流域在雨季出现大规模干旱,就导致四川水电发电量不足,出现了大规模停电的情况。而风力大小、风向和太阳光照强度更是每天的变化都不一样。同样的,闪电的不稳定性就更加明显了。虽然闪电的形成有一定的规律可循,比如一般多出现在春夏秋三季,而且在热带比较多,还有暴雨的时候更容易产生闪电。
但是由于降雨的分布范围非常广,闪电出现的位置并不固定,难以准确预判。而且闪电自身的作用范围非常小,虽然长度可以达到几百上千米,但是宽度却不超过20厘米,持续时间极短,放电时间不超过1/1000秒。这就导致了一个问题,我们发明出来的闪电收集器不知道放在哪里,不知道具体哪一个月的哪一天安装,也不知道如何把握住闪电出现的短暂瞬间来发电。这跟风力发电不一样,风力发电的选址是比较简单的,可以提前通过风力记录选择适合的地点,一年的发电时间可以超过2000小时。但是闪电的出现位置相对来说不固定,如果发明出来的雷电收集器固定在原地,可能一年都收集不到几次闪电。其次,利用闪电发电的安全性太差。闪电的温度在17000-28000℃之间,电压高达5000万伏,比特高压输电线里的电压还要大,想要储存闪电是非常难的,弄不好容易引发事故。在现实生活中,被闪电击中甚至死亡的也不在少数。
第三点是闪电的发电量其实并不多。我们可以计算一下,一次闪电的电压大概5000万伏,电流20万安培,功率高达100亿千瓦。但是由于放电时间只有1/1000秒,所以发出来的总电量其实只有不到2800度电。按照实际情况来讲,由于闪电并不是一直维持在100亿千瓦的高功率下,而是从0不断上升到这个数值的,所以它的真实发电量需要除以2,也就是大概1400度。由于全球一年产生的14亿次闪电中,只有25%为可利用的地面闪电,所以全球一年的闪电最多可发电大概4900亿度。而这已经是忽略了电量损耗、运输损耗等折损的最大数值了。要知道,2022年光是我国就消耗了8.6万亿度电,也就是说即使我们把全球的闪电都收集起来,也只能保证全国使用20天,分到全世界的话估计也就够用三天。最后,如此少的发电量却需要巨大的资金投入、超高的储能技术。因为要想捕捉到闪电,我们首先必须在全球范围内制造无数像巴黎铁塔那样的高塔。然后为了应对瞬间的超高电流,需要使用很粗的导电棒以及超重型电路和超级电容器。有人计算过,每个高塔和电容器的费用就至少35万英镑。要想收集到全球的闪电,光是所有的地面设备的费用就高达67万亿英镑,相当于576万亿元人民币。除此之外,想要使用这些闪电,还要安装高压输电网,安装和维护费用又会是一大开支。所以一句话,利用闪电发电会亏得血本无归。最后,如果人类真的收集闪电来发电绝不是一件好事,甚至带来巨大的灾难。因为闪电是天然的氮肥合成条件,自然界产生的植物氮肥都是空气中大量的氮气和氧气,在闪电的作用下合成二氧化氮,然后溶解在雨水中,变成低浓度硝酸,最终与土壤中的无机盐合成硝酸盐形成的。如果闪电都被人类收集走了,那么自然界的植物很可能将因此受到波及,从而引发生物圈的“地震”。总之,人类想要利用闪电在目前看来是不现实的。#所见所得,都很科学##雷电##人类有没有可能在未来利用雷电的力量?#
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