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雷のエネルギーって電力に換算すると?蓄電できないの?



雷ってエネルギーって凄いイメージだけど実際どれくらいの電力だろう?

原子力を頼らないエネルギーが様々ありますよね。
太陽光や地熱、風力、などといった再生エネルギーですが、日本すべての電力をまかなえるようになるには、技術的にもまだまだ遠い未来といったところです。

一つだけ再生エネルギーとして取り入れていないもので、自然界にある誰でも目にしたことのある強力な電気エネルギーがありますよね。
そうです雷です。

雷を何とか集めて蓄電池に貯めたらいいんじゃないの?と思いますよね。電力として魅力的な雷ですが、そのメカニズムや電力として使えるかを考えて見ようと思います。

雷のエネルギーって電力に換算すると?蓄電できないの?

雷はどうして落ちるの?

雷の研究は数多くされてますが、未だその発生原理については完全に解明はされていないらしいのです。雷が落ちる定説としては、雲の中にある氷の粒が帯電します。これが雷雲でさらに発達して電圧が大きくなると雷が落ちるのです。

実際に雷がどれくらい強い電気なのかについても諸説があり取りうる幅も広い。それらの中間あたりのキリの良い数字をとってくると、電圧1億ボルト(V)、電流が10万アンペア(A)。

古い歌のフレーズにが「君の瞳は1万ボルト」1億と比べると大した瞳じゃないですね。

そんな強力な雷は一瞬で落ちます。その時間を大よそ0.01秒とした場合、この雷を集めるにはどうしたらよいのでしょうか?

雷は蓄電できないの?雷の集め方

雷を集めるために「コンデンサー」を用いてみます。
コンデンサー(キャパシター)とは、2枚の金属の間に絶縁体を挟んで保持できるようにしたものです。

コンデンサーが保持できる電気量(電荷)は電圧に比例し、その比例定数は静電容量と呼ばれコンデンサーによって変わるが、電気量と電圧が分かれば必要な静電容量が分かる。計算してみよう。

 電圧は先ほど述べた通り1億V。電気量は電流×時間で求められて、1万C(クーロン)。これから求められる静電容量は1万÷1億で0.0001F(ファラド)=100μF(マイクロファラド)。

 F(ファラド)は静電容量を表す単位。コンデンサーを理解していないとピンとこない単位だが、これくらいの静電容量をもつコンデンサーはそれほど珍しくない。なんだ、雷集められんじゃん。

 ところが上の計算では実は重大なことを見逃していて、理論上では問題ないないのですが、そもそも1億Vに耐えられるコンデンサーなんて存在しません。コンデンサーの耐電圧はせいぜい数百kVで、変電器で電圧を下げなれけばコンデンサーが壊れてしまう。

細かいことは考えず計算をしてみます

コンデンサーの問題が解決したと考え、雷を集めるとどれだけの電力になるのか。

 1億Vの電圧で10万Aの電圧を0.01秒流したとき、発生するエネルギーはその掛け算で100GWs(ギガワット秒)=28MWh(メガワット時間)。

1世帯が1日で使うエネルギーは約12.7kWh(キロワット時間)
(※)雷1発分のエネルギーは2200世帯分の電力1日分に相当するということになる。

※資源エネルギー庁のデータ(2009年の年間消費エネルギーから算出)。

 発電に使うには少なく雷は毎日落ちる確率は限りなく低く、1発の雷を運よく捉えたとしても狭い地域の1日分の電力が賄えるかどうかというレベル。

 しかも、この計算は落雷中に雷の威力が全く落ちないと仮定している。実際は空気を通る過程で熱が発生するため、さらにかなりのエネルギーが失われる。

雷のエネルギーって電力に換算すると?蓄電できないの?まとめ

いかがでしたでしょうか?

昔聞いたことのある雷のエネルギーって、雷1発で想像もできない電力エネルギーが発生すると聞いていましたが、実際の雷1発で2200世帯の電力1日分とのことでした。

これが大きいか小さいかは素人目からはピンときませんが、もの凄いエネルギーを想像していたので、そんなもんかという感じですよね。

雷エネルギーを蓄電して有効活用しようとしても、雷はそれほど大きなエネルギーじゃないので、設備に投資しても採算が合わないからやらないんですね。

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