« უზარმაზარი გამოუყენებელი ენერგია ბუნების ძალებში »

კატეგორია: საინტერესო ამბები

ავტორი: saluqvadze

თარიღი: 2014-11-06 16:20:14

ყოველ 45 წამში ერთხელ ელვა ეცემა დედამიწის რომელიმე წერტილს. ამ ატმოსფერული ელექტრული განმუხტვისას გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობა შემთხვევების მიხედვით განსხვავდება – იწყება 100 მეგაჯოულიდან და აღწევს 30 000 მეგაჯოულს. ტიპიური მაჩვენებელი კი 1000-5000 მეგაჯოულია.

 

ამ რაოდენობის ენერგია ძნელად ეყოფოდა ადამიანს 30 წლით დროში გადასაადგილებლად, როგორც აკეთებდა ამას გამოგონილი პერსონაჟი, დოქტორი ემეტ ბრაუნი, ფილმში „უკან მომავალში”, როცა ის თავის დროის მანქანას მუხტავდა ელვის დარტყმით. თუმცა სრულიად საკმარისია ტიპიური ამერიკული მსუბუქი ავტომობილისთვის, რათა მან 290-1450 კმ დაფაროს, რაც ექვივალენტურია 30-144 ლიტრ ბენზინში არსებული ენერგიისა.

ძალა, რომელსაც დოქტორი ბრაუნი უწოდებდა „1.21 ჯიგავატს”, უდრის დაახლოებით 280-1390 კილოვატს საათში. ამ რაოდენობის ენერგია ტიპიურ ამერიკულ საოჯახო მეურნეობაში იხარჯება მინიმუმ 9 დღეში, ხოლო მაქსიმუმ თვენახევარში.

ელვის ენერგიის უფრო ზუსტი და კონკრეტული შეფასება ვერ ხორციელდება მისი სირთულის გამო. თავდაპირველი გაელვება ღრუბლებში ხდება, რის შემდეგაც ჰაერის თავისუფალი ელექტრონები დიდი სიჩქარით მიისწრაფვიან დედამიწისკენ და ჰაერის ატომებთან შეჯახებით იწვევენ დარტყმით იონიზაციას. ამის შემდგომ წარმოიქმნება მაღალი გამტარობის არხი, რომელშიც მძლავრი ნაკადი იწყებს დინებას და ხდება მეორე განმუხტვა. თვალი აღიქვამს მხოლოდ უბრალო გაელვებას, რაც რეალურად რამდენიმე დარტყმის ერთობლიობაა და საშუალოდ ნახევარი წამი გრძელდება. თუკი დარტყმებს შორის შუალედი ხანგრძლივია, ელვას მოციმციმედ აღვიქვამთ.

პროცესის ხანმოკლეობის მიუხედავად, ძაბვა საკმაოდ ძლიერია იმისთვის, რომ ჰაერი 30 000°C-ზე გაახუროს (შედარებისთვის, მზის ზედაპირის მაჩვენებელია 5500°C). ცხელი ჰაერის სწრაფი გაფართოება წარმოქმნის ძლიერ ტალღას, რომელსაც ქუხილად აღვიქვამთ.

მიუხედავად იმისა, რომ ელვის დარტყმა გარდაუვალ სიკვდილს იწვევს, მისი ძალა ფერმკრთალდება ბუნების სხვა ძალებთან შედარებისას, ძალებთან, რომლებსაც შეუძლიათ ქალაქებსა და სანაპიროებს დიდი ზიანი მიაყენონ. იაპონიაში მომხდარი 9 ბალიანი მიწისძვრა და ცუნამი ბუნების მძვინვარების ნათელი დემონსტრირება იყო.

მეცნიერები ფიქრობენ ვულკანების, ხანძრების, ქარიშხლებისა და ძლიერი ტალღების ენერგიის გაზომვაზეც კი. მათი გამოთვლები აჩვენებს, რომ კაცობრიობის მიღწევა გეოთერმულ, ქარისა და მზის ენერგიების ათვისებასთან დაკავშირებით ძალიან უმნიშვნელოდ ჩანს ბუნებაში არსებული ენერგიის რაოდენობასთან შედარებით.

ისლანდიური შენობების გათბობის ძირითადი წყარო გეოთერმული ენერგიაა, რაც ასევე ქვეყნის ელექტროობის მესამედის სათავეა. თუმცა ჯერჯერობით ვერავინ შეძლო იმის მოფიქრება, როგორ შეიძლება უსაფრთხოდ გამოიყენონ ენერგია, როცა ის მიწის ზედაპირიდან ვულკანის სახით ამოხეთქავს ხოლმე. ეს კი ცუდია, რადგან 2010 წლის მარტში ეიაფიატლაიოკუდლის ვულკანის ამოფრქვევისას გამოყოფილმა ენერგიამ სწრაფად მიაღწია 1 გიგავატს, მოგვიანებით კი 6 გიგავატზე ავიდა.

1 გიგავატი ენერგია უტოლდება მსხვილი ელექტროსადგურის მოცულობას, როგორიცაა მაგალითად მდინარე ჰუდსონის სანაპიროზე, ნიუ-ჯერსის შტატის ქალაქ ჯერსი-სიტიში. ის 750 000 სახლს ემსახურება და ენერგიას იღებს ქვანახშირის, ბუნებრივი აირისა და ნავთობის წვით. 6 გიგავატი კი ნებისმიერი ამერიკული ელექტროსადგურის მოცულობას აღემატება, გარდა გრანდ-კულის კაშხლისა (მაქსიმუმ 7 გიგავატი).

ეს მცირეოდენი ნაწილია იმ თერმული ენერგიისა, რომლებიც ვულკანებმა 2010 წელს გამოათავისუფლეს. რომ არაფერი ვთქვათ მექანიკურ ენერგიაზე, რომლებიც მიწისძვრებსა და აფეთქებებს ახლდა თან, ან იმ სიმხურვალეზე, რომელიც ამოფრქვეულ ლავას მოაქვს. „ნასამ” გაზომა ვულკანის თერმული ნაყოფიერება თანამგზავრიდან გადაღებული ფოტოების მეშვეობით. ამ მეთოდით იკვლევენ ზოგადად მზის სისტემის ვულკანებსაც. მაგალითად, იუპიტერის თანამგზავრ იოზე 2001 წელს ამოფრქვეულ ვულკანს 78 ტერავატი (1 ტერავატი=1 ტრილიონი ვატი) ენერგია ამოჰყვა თან. ამ რაოდენობის ენერგიის მისაღებად უნდა შევკრიბოთ აბსოლუტურად ყველა ამერიკული ელექტროსადგურის სიმძლავრე და გავამრავლოთ 78-ზე. ეს ენერგია ასევე უტოლდება 5.4 მილიარდ ლიტრ ნავთობს – ამ რაოდენობის ენერგიას მთელი მსოფლიო ნახევარი დღის განმავლობაში მოიხმარს.

ეიაფიატლაიოკუდლის ვულკანი ყინულოვანი საფარველის ქვეშ ამოიფრქვა, რის გამოც მისი სრული სიმძლავრის გამოთვლა „ნასას” თანამგზავრისთვის რთული აღმოჩნდა, თუმცა ცენტრიდან გაბნეული ძალა მაინც განისაზღვრა – ეს მაჩვენებელი იყო 60 გიგავატი. ეს კი ექვივალენტურია 6238 ლიტრი ბენზინისა – ენერგია, რომელსაც ტიპიური ამერიკელი მძღოლი 4 წლის განმავლობაში მოიხმარს, თუკი წლიურად 16 000 კმ-ს გადის.

იმისთვის, რომ გამოეწვია დამანგრეველი ცუნამი, რომელიც იაპონიის აღმოსავლეთ სანაპიროს სერიოზულ ზიანს მიაყენებდა, მიწისძვრა 3 დღით ადრე უნდა მომხდარიყო წყნარი ოკეანის ჩრდილო-დასავლეთ ნაწილში და წარმოეშვა 475 მეგატონა ტროტილის ექვივალენტი ენერგია. ეს თავის მხრივ უდრის 39 მილიარდ ლიტრ დაუმუშავებელ ნავთობს, რომელსაც მსოფლიო 4 დღის განმავლობაში მოიხმარს.

მიწისძვრის ენერგია იშვიათი გამონაკლისია ბუნების ძალებიდან, რომლის გულდასმით შესწავლაც ხდება სამეცნიერო ინსტრუმენტებით. სეისმოგრაფიული ანგარიში საშუალებას აძლევს მეცნიერებს, შეაფასონ ის ენერგია, რომელსაც მიწისძვრა გამოყოფს და შენობებს აზანზარებს. თუმცა ხელსაწყოები მაინც ვერ იკვლევენ ყველანაირ დეტალს, მაგალითად, ხახუნის შედეგად სითბოს სახით გაფანტულ ენერგიას.

ქარიშხალი შეიძლება განვიხილოთ, როგორც ძრავა, რომელიც სითბოდან და ნესტიანი ტროპიკული წყლებიდან იღებს ენერგიას და მორევისებურ ქარებად გარდაქმნის. მისი მასიური ზომა კი უზარმაზარი ენერგიის გამოთავისუფლებას უწყობს ხელს.

2005 წლის აგვისტოში ლუიზიანას შტატში მომხდარ ქარიშხალ კატრინას ქარები პიკში ყოფნისას ცენტრიდან 169 კმ-ზე ვრცელდებოდნენ, მათი სიჩქარე კი 282 კმ/სთ-ს აღწევდა. ეს ნიშნავს, რომ კატრინა აწარმოებდა 20 ტრილიონ ვატ (ან 20 მილიონ მეგავატ) ენერგიას. ეს კი ლუიზიანას ელექტროსადგურების ჯამურ მოცულობას 1000-ჯერ აჭარბებს (ზაფხულის ყველაზე აქტიურ თვეში მაჩვენებელი 26 000 მეგავატს აღწევს).

ქარიშხლის ქარების ენერგიის დაანგარიშება მხოლოდ თეორიული საქმიანობა აღარაა, ამ სფეროთი ფედერალური მეცნიერებიც დაინტერესდნენ. მათ შეიმუშავეს გამოთვლის ახალი სისტემა, რომელიც ბუნების დამანგრეველი ძალის პოტენციალს უკეთ განსაზღვრავს. სისტემის მომხრეები აცხადებენ, რომ ამ მეთოდით უფრო ზუსტად შეიძლება წინასწარ განისაზღვროს შტორმის ტალღების სიძლიერე, რაც უამრავი ადამიანის სიკვდილს იწვევს. მაგალითად, კატრინამ დაახლოებით 1000 ადამიანი შეიწირა.

290 კმ/სთ სიჩქარის ტორნადო, რომელიც 250 მეტრი სიგანისაა, ამ თვეში ილინოისის შტატის ქალაქ ჰარისბერგს დაატყდა თავს და განისაზღვრა F-4 კატეგორიად. მისი ძალა უდრიდა 160 000 კვ/სთ-ს. ეს ის ენერგიაა, რომელსაც 5000 ამერიკული სახლი ერთი დღის განმავლობაში იყენებს.

ტორნადოები უფრო ძლიერებიც შეიძლება იყვნენ. უჩვეულოდ მძვინვარე F-5 კატეგორიის ტორნადო, რომელმაც 2011 წლის 22 მაისს მისურის შტატის ქალაქი ჯოპლინი ააოხრა, 320 კმ/სთ სიჩქარის იყო. მისი ენერგია სავარაუდოდ ორჯერ აჭარბებდა ქალაქ ჰარისბერგში დატრიალებული ტორნადოსას.

ბოლო 20 წლის განმავლობაში ტიპიური ტორნადო სიგანეში მხოლოდ 91 მეტრი იყო. ასეთია მაგალითად 1999 წელს ტეხასის შტატის ქალაქ ტამპიკოში აბობოქრებული ტორნადო. მისგან არავინ დაშავებულა და ზოგადად ზიანიც ნაკლები იყო. ამის საპირისპიროდ, ტიპიური ქარიშხალი 483 კმ-ია სიგანეში.

მასიურმა ცუნამმა, რომელიც ჩრდილოეთ იაპონიის ქალაქ სენდაიდან 129 კმ-ით აღმოსავლეთით მომხდარმა მიწისძვრამ გამოიწვია, თითქმის სრულად გაანადგურა აღმოსავლეთ სანაპიროს ქალაქები. ამ მოვლენას დამანგრეველობის მხრივ ხშირად ადარებდნენ მეორე მსოფლიო ომის დროს იაპონიაში ჩამოგდებულ ატომურ ბომბებს. მასიურმა დატბორვამ დააზიანა ფუკუშიმას ატომური ელექტროსადგური, რამაც მსოფლიო ჩერნობილის მოვლენის (1986 წ) გამეორების საშიშროების წინაშე დააყენა.

რეალურად ის ენერგია, რომელიც ცუნამს ახლდა თან, ბევრად აღემატებოდა მეორე მსოფლიო ომის დროს ჰიროსიმასა და ნაგასაკიში ჩამოგდებული ატომური ბომბებისას. გეოლოგთა დაანგარიშებით, ცუნამის ძალა აჭარბებდა მეგატონა ტროტილის აფეთქებისას გამოყოფილ ენერგიას, რაც 1945 წლის ორივე ატომური ბომბის ჯამურ ძალაზე 28-ჯერ მეტი იყო. თუმცა 1 მეგატონა მხოლოდ მინიმალური ძალაა, ექსპერტთა ნაწილი არ გამორიცხავს, რომ ტოჰოკუს ცუნამის ძალა უტოლდებოდა 10 მეგატონას. ეს კი 810 მილიონი ლიტრი ნედლი ნავთობის ტოლფასია, რაც 50%-ით მეტია იმაზე, რასაც მთელი იაპონია ერთი დღის განმავლობაში მოიხმარს.

გამოთვლები მოიცავს ტალღის სიჩქარესაც, რაც სავარაუდოდ წამში 220 მეტრს შეადგენდა (დაახ. 800 კმ/სთ). ხოლო სიგრძე დაახლოებით 1300 კმ იყო, რაც კუნძულ ჰონსიუს სანაპირო სიგრძის ნახევარია.

 

ალასკის სანაპიროზე წყნარი ოკეანის ტალღები წლიურად გამოიმუშავებენ ენერგიას, რომელიც უდრის საათში 1360 ტერავატს. ეს 40%-ით აჭარბებს იაპონიის მიერ 1 წლის განმავლობაში მოხმარებულ ელექტროენერგიას, აშშ-ის შემთხვევაში კი მესამედს შეადგენს.

წყლისგან ალასკის სანაპიროზე უფრო მეტი ენერგიის მიღება შეიძლება, ვიდრე დანარჩენი აშშ-ის მთლიან სანაპირო ზოლზე. ეს ნაწილობრივ იმის გამოა, რომ ალასკა ამერიკის უდიდესი შტატია და მისი სანაპირო მოიცავს ტერიტორიას ალეუტის კუნძულებიდან უელსის პრინცის კუნძულამდე. გარდა ამისა, ალასკის ზღვები წარმოადგენენ ვრცელ წყლიან არეებს, სადაც ქარი ძლიერ ტალღებს ქმნის.

ალასკის სანაპიროზე დაყენებულმა სპეციალურმა ტივტივებმა ტალღის თითოეულ მეტრზე საშუალოდ 52 კილოვატი ენერგია დააფიქსირეს, რაც შვიდჯერ აღემატება სამხრეთ ატლანტის სანაპიროს მაქსიმალურ მაჩვენებელს. ტალღების სიმძლავრე დღესდღეობით არ წარმოადგენს კარგად ათვისებულ და გავრცელებულ წყაროს ენერგიის მისაღებად. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს გარკვეული სახის მოწყობილობები, რომლებიც კომერციული მიზნით ტალღების ენერგიაზე მუშაობენ, ისინი უმოქმედონი ხდებიან ძალიან ძლიერი ან მდორე დინებისას. გარდა ამისა, ადგილმდებარეობაც ოპტიმალურად უნდა შეირჩეს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ტალღების ენერგიის ეფექტური გარდამქმნელი სხვა სახის უნდა იყოს იმასთან შედარებით, როგორიცაა დღესდღეობით ჯორჯიის შტატის სანაპიროზე.

ტექნოლოგიის შეზღუდულობის საკითხის გათვალისწინებით, ელექტროენერგიის კვლევის ინსტიტუტმა (EPRI) დაიანგარიშა, რომ ალასკის სანაპიროს სიახლოვეს ხელმისაწვდომია გარე კონტინენტური შელფის ენერგიის 29% და შიდა კონტინენტური შელფის ენერგიის 46%, აღმოსავლეთ სანაპიროს სამხრეთ ნაწილისთვის კი იგივე მაჩვენებლებია შესაბამისად 78% და 67%. თუმცა ალასკის ტალღების რესურსი იმდენად დიდია, რომ ტექნიკურად ხელმისაწვდომი ენერგია 15-ჯერ აჭარბებს სამხრეთ ატლანტის სანაპიროსას.

თუმცა აღსანიშნავია ერთი რამეც – ტექნიკურად ხელმისაწვდომი ყოველთვის არ უდრის პრაქტიკულად ხელმისაწვდომს. გარკვეული არეები არ გამოდგება ენერგიის მისაღებად, რადგან ამ ადგილებში არის საზღვაო გზები ტრანსპორტისთვის, სათევზაო ტერიტორიები ან სულაც დაცული არეები, სადაც ტალღის ენერგიის გარდამქმნელმა ტექნოლოგიებმა შეიძლება ზიანი მიაყენონ წყალქვეშ მობინადრე არსებებს.

ისიც გასათვალისწინებელია, თუ რამდენად პრაქტიკულია წყალქვეშ გადამცემი ხაზების დაყენება? სწორედ ამიტომ აშშ-ის მხარე ირონიას უპირისპირებს იმ მოსაზრებას, რომ ტალღების ენერგია მომავლის ენერგიის სახეა.

კვამლმა და ცეცხლის ალებმა მოიცვა იელოსტოუნის ეროვნული პარკი 1988 წელს. რამდენიმე ადგილას გაჩენილი ცეცხლი გაერთიანდა და მსხვილ ხანძრად იქცა, რამაც საბოლოოდ 324 000 ჰექტარი ფართობი გადაწვა, დიდი ზიანი მიაყენა პარკის ტერიტორიის მესამედს და იძულებული გახადა ადმინისტრაცია, გარკვეული დროით პარკში მნახველები აღარ შეეშვათ.

ასეთ გამანადგურებელ ხანძარს დიდი ენერგიაც ახლდა თან – 71 დღის განმავლობაში გამოიყო 77.9 მილიარდი მეგაჯოული ენერგია. ეს უდრის საათში 22 მილიონ მეგავატს, რაც თავის მხრივ უტოლდება მთელ ორეგონსა და კალიფორნიაში ერთი თვის განმავლობაში მოხმარებულ ენერგიას.

მეცნიერებმა შეისწავლეს აშშ-ის ტყეები, მათი ეკოლოგია, დამოკიდებულება ხანძართან, ასევე ცეცხლის პოტენციალი. გარდა ამისა, ჩაატარეს ექსპერიმენტები იმის გასარკვევად, თუ რა რაოდენობის ენერგია გამოიყოფა სხვადასხვა სახის ხანძრის დროს, როცა განსხვავდება საწვავი მასალა (მცენარეები, ხეები და ა.შ.). შედეგად დაადგინეს, განსხვავებულ სიტუაციაში როგორია ხანძრის გავრცელების სისწრაფე და მიმართულება, რა სახის რესურსებია ამ დროს ყველაზე დიდი რისკის ქვეშ. ამ მონაცემებით შეადგინეს შეფასების სისტემა, რისი მეშვეობითაც მოახდინეს მიწის მფლობელთა ინფორმირება, თუ რამდენად დიდია მათი ქონების დაზიანების ალბათობა ახლომდებარე ტყეში ხანძრის გაჩენის შემთხვევაში.