CN101296536A - 雷电发电的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种雷电发电的方法及装置，属于能源技术领域。其由引雷装置、金属柱、外套、限压阀、水池、导水管、进水泵、单向阀、排水泵、排水管、导气管、信息收集装置、汽轮机、发电机和避雷针组成。本发明的技术方案是利用人工触发雷电的方法，使具有高能量的雷电通过金属柱，使金属柱变得炽热，并在外套中使水与炽热的金属柱接触产生水蒸气以通过导气管传到汽轮机，从而用汽轮机带动发电机发电。主要原理是将雷电能间接转化为人类可以掌握和利用的热能，并利用热能发电的方法。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别是一种利用自然界中的雷电转化为电能的方法。
技术背景
据专家估计，全世界每年约有10亿次雷暴发生，平均每小时发生2000次雷暴，而每分钟发生1～3次云对地闪电。就整个地球表面而言，每秒钟的地闪就有30～100次，而在地球表面各地而言，有时顷刻间就有2000个左右的闪电，平均每天发生闪电800万次，每次的闪电在微秒量级的瞬间释放出约1.98×108焦耳的能量。约2000度电。如森林就有50％以上是由雷电引发的。
雷电的放电电压高，可达500kv以上，闪电峰值电流的幅度大，高达100～300kA，闪电电流变化快，放电电流时间短，一次放电时间约为40μs；同时闪电表现为强大的冲击波、剧变的磁场强烈的电磁辐射、炽热的高温。
经火花放电模拟实验及理论计算结果表明，闪电通道的径向扩展速度可达1.6km/s左右，地闪回击的初始阶段，可行成闪电冲击波波阵面的超高压一万到几百万帕，但其破坏范围离闪电通道几厘米到几米左右。
1.经专利检索，现有技术由于以上几点，现有的技术没有根本性的解决其破坏力的问题如专利号为02291616.4的简易雷电制氢装置或是转化效率低如专利号为200610159497.7的用雷电制造碳化钙的方法，而且都不安全、实用，从而雷电的利用使人望而生畏。
2.由于我国地域辽阔，各地雷暴发生的差异也较大，雷电参数不同。据210个气象站雷暴资料的统计，东南沿海地区的平均雷暴持续时期为222d左右，平均雷暴季节3到10月左右，活动比较频繁，资源丰富。据全球统计，全球年雷暴日的高值区主要位于非洲中部、美洲中部、东南亚和我国海南岛。这些地区的平均年雷暴日大于100天，个别地区达180天以上，其中海南岛的儋县的平均年雷暴日为124天，故如果将这些雷电高发区的雷电能加以有效利用将是一件十分有意义的事。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，即是在足够安全的条件下，将雷电在瞬间所释放的强大的电能转化为一种可被人们掌握和利用的热能，并充分利用热能发电的方法和装置。故只要远离由人工触发的定向定位雷电的破坏范围即可消除雷电的破坏性。
技术方案
本发明具体的技术方案如下一种雷电发电的方法，即在有触发闪电的电场的条件下，以人工触发闪电的方法，如将细金属丝与金属柱相连的小型火箭发射升空引雷或利用激光器使空气电离的方法形成放电通道将雷电定向定位的引到半敞的容器中的具有耐高温耐腐蚀抗冲击且具有当雷通过后还不达到其熔点的电阻而一小部分固定在地下的金属柱，使金属柱炽热到一定程度，即约300到2000左右，再将带有限压阀的耐高温耐腐蚀抗冲击的外套容器封闭，并用与金属柱相距约100到800米的带有避雷装置的排水泵将水池里面经过适当处理的水，以不破坏装置且能充分利用金属柱热能的排水速度经过单向阀并用喷射装置排入箱中与金属柱充分接触，从而产生高压水蒸气。高压水蒸气经过绝缘隔热的导气管传到与距金属柱约100到500米亦带有避雷装置的汽轮机，使气轮机转动，以带动与汽轮机相连的发电机发电。当容器中的水积累到一定程度即通过外套容器下端一排水孔使距金属柱一定距离并带有避雷装置的排水泵将带有余热的水排入水池，以循环与金属柱接触。水蒸气在通过与汽轮机相连的管道上有一信息收集装置，其包括温度传感器，湿度传感器，气压传感器等装置以自动化控制进水泵的进水速度，排水泵的排水速度以及引雷装置。而当外套容器、排水管、导气管中气压将达到一定限度时，即使各自的限压阀支开，从而使气压减缓，从而更安全有效的运行
此金属柱可以是实心，或空心，或中间部分为1到5根，但最好为3根相邻的金属柱组成，从而提高金属柱的电阻，以获得更大且安全的热能，并将热能快速有效的转化。
有益效果
用人工触发引雷发电的方法与装置与现有比较有如下优点；
1用人工触发引雷发电可以更充分，引雷面积更广泛，更可以人为控制定向定位安全的利用自然界的雷电。
2.利用金属柱储热能更有效安全的收集瞬时强烈的雷电能，而且可以更安全更简易的加以利用。
3.利用热能使水转化为水蒸气，并带动汽轮机发电的过程，更容易为人掌握和利用。而且其转化效率较现有技术更高。
4.本发明相应的装置可以不断重复利用，从而为人类不断造福。
由于采用上述方案，即可远距离用人工触雷的方法将雷电定点定位的引到金属柱上，其可极大的避免因雷电的冲击波及强电流所造成仪器设备的损伤，以及操作人员的伤亡。故是一种安全更有效利用雷电转化为人类可以掌握和利用的热能，从而极大的将一种极具破坏性却又是一种可以不断利用的新能源。
具体实施方案 以下将结合附图使发明作进一步的详细描述。
图1是本发明的整体结构图。
图2是本发明金属柱的结构图。
图3是本发明金属柱的横截面剖图。
图中1、引雷装置 2、金属柱 3、外套 4、12、15为限压阀 5、7、9、11、16、18、20、22、24、26为避雷装置 6、进水泵 8、水池 10、进水管 13、喷水装置 14、导气管 17、信息采集装置 19、汽轮机 21、发电机 23、排水管 25、排水泵
其具体实施例为：在存在触发闪电的电场的条件下，将绕有一组或多组细金属丝圈与金属柱相连的小型引雷装置(1)升空或利用激光人工触雷的方法发射，将一次或多次雷电引过金属柱(2)，当金属柱(2)温度达到一定程度时停止引雷。再将带有避雷装置(5)及限压阀的外套(3)封闭，并将与水池(8)相连的有一定距离的带有避雷装置(7)进水泵(6)启动，使水池(8)中经过处理的水通过带有限压阀(12)的进水管(10)以更能充分利用金属柱(2)的热能的速度通过装在外套(3)上端的喷嘴装置(13)使水更充分的与金属柱(2)接触以产生足够的高压水蒸气。高压水蒸气通过与外套(3)上端相连的中间带有限压阀(15)及信息采集装置(17)的导气管(14)到亦带有避雷装置(20)的汽轮机(19)以带动带有避雷装置(22)的发电机(21)发电。带有避雷装置(18)的信息采集装置(17)将各种数据计算以控制进水泵(6)、排水泵(25)及引雷装置(1)。当外套(3)中积累一定的水后即在外套(3)中有一定压力的条件下由带有避雷装置(26)的排水泵(25)经排水管(23)将带有余热的热水排到水池(3)中以循环利用，从而充分提高热能的利用率。而当外套容器(3)、进水管(10)、导气管(14)中气压将达到一定限度时，即使各自的限压阀4、12、15顶开，从而使气压减缓，从而更安全有效的运行。
此金属柱(2)可以是实心，或空心，或中间部分为1到5根，但最好为3根相邻如图(2)、图(3)的金属柱(1)组成。
Claims (9)
1、一种雷电发电的方法及装置，其由引雷装置、金属柱、外套、限压阀、水池、导水管、进水泵、喷水装置、单向阀、排水泵、排水管、导气管、信息收集装置、汽轮机、发电机和避雷装置组成。本发明的技术方案是利用人工触发雷电的方法，使具有高能量的雷电通过金属柱，使金属柱变得炽热，并在外套中间用与排水泵相连的喷射装置使水喷出与炽热的金属柱接触产生高压水蒸气以通过位与外套上端带有导气孔的导气管传到汽轮机，从而用汽轮机带动发电机发电。主要原理是将雷电能间接转化为人类可以掌握和利用的热能，并利用热能发电的方法。
2、根据权利要求1所述的雷电发电的方法及装置，其特征在于，所述的金属柱是用一种耐高温耐腐蚀抗冲击易传递热量的一部分固定于地下的高电阻的金属材料制成。
3、根据权利要求2所述的雷电发电的方法及装置中的金属柱可以是一种实心或是一种空心或是一种中间部分为1到5根，但最好为3根相邻的小金属柱组成。
4、根据权利要求1所述的雷电发电的方法及装置，其特征在于，引雷装置可以是一种将饶成卷的细金属丝与金属柱的相连长约20到80厘米的小型火箭，这种金属丝尤其是一个可绕成卷的钢丝或铜丝制成。此引雷装置更可以是利用激光器使空气电离的方法形成放电通道，其尤其是利用一种高功率的CO2激光器或用激发态气体的激光器。
5、根据权利要求1所述的雷电发电的方法及装置，其特征在于，容器外套是由优质钢或特种陶瓷或纤维合成等具有耐高温耐腐蚀抗冲击带有避雷装置的材料制成。
6、根据权利要求1或2所述的雷电发电的方法及装置，其特征在于，进水管、导气管及外套分别设有一限压阀。
7、根据权利要求1所述的雷电发电的方法及装置，其特征在于，信息收集装置是配有温度传感器，湿度传感器，气压传感器等测量设备及相应的控制装置组成。其通过导线或无线控制进水泵、排水泵、引雷装置等设备。
8、根据权利要求1所述的雷电发电的方法及装置，其特征在于，所述的进水管、排水管、导气管及与外套相连的装置是由一种或多种的绝缘的耐高温耐腐蚀强度大抗冲击的材料制造。
9、根据权利要求1所述的雷电发电的方法及装置，其特征在于，所有的装置，包括引雷装置、金属柱、外套、限压阀、水池、导水管、进水泵、喷水装置、单向阀、排水泵、排水管、导气管、信息收集装置、汽轮机、发电机等都与相应的具有高效避雷的避雷装置相连。
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