Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Blitzblindleistung
In den Veröffentlichungen zur Energiewende werden regelmäßig allerhand abstruse Methoden und Techniken zur Gewinnung elektrischer Energie „aus der Natur“ vorgeschlagen [1]. Eine Idee allerdings ist in diesem Zusammenhang bislang noch nicht aufgetaucht – so nahe sie auch liegen mag, da elektrische Energie unter Umständen direkt in der Natur auftritt, nämlich bei Gewitter: Könnte man Blitze nicht einfangen und ihre elektrische Energie nutzbar machen?
Die wahrscheinlich bekannteste deutsche Fachfirma auf diesem Gebiet berichtet allerdings, dass sie Fragen zum Energie-Inhalt von Blitzen und ähnliche sehr oft gestellt bekommt und deswegen schon einen Abschnitt auf ihrer Webseite dazu veröffentlicht hat [2].
Die erste Frage, die es in diesem Zusammenhang zu beantworten gilt, ist:
Wie viel Energie steckt denn darin?
Energie von Blitzen
Folgende Abschätzung mag hier helfen:
- Die Durchschlagsfestigkeit von Luft liegt bei etwa 2 – 3 kV/mm, also 3 × 103 V/10-3 m. Bei Gewitter liegt der Wert wegen des hohen Feuchtegehalts und vor allem wegen der Ionisation der Luft aber wesentlich niedriger: „Allerdings wurden solche Feldstärken in einer Gewitterwolke noch nie gemessen. Messungen ergeben nur extrem selten Feldstärken von über 200 kV/m.“ [3]
- Die Länge eines Blitzes schwankt sehr stark. Als Mittelwert kann man von etwa 2 – 3 km ausgehen [2]. Demnach müsste unter „normalen“ Umständen eine Spannung deutlich über 1 010 V (10 GV) „dahinter stecken“, ehe es zum Überschlag kommt. Rechnen wir also hier mit 1 GV weiter.
- Der Scheitelwert eines Blitzstoßstroms kann bei 200 kA liegen, in tropischen Regionen auch 400 kA. Rechnen wir mit 100 kA, also 105 A, für einen mehr oder weniger üblichen Blitz.
- Nun fehlt noch die Zeit. Der Blitz ist „blitzschnell“ wieder vorbei, aber die Dauer ist schwierig einzugrenzen, da sie stark streut. In den Normen gibt es z. B. eine Standard-Stoßwelle mit einer „Stirnsteilheit“ t1 von 1 µs und einer „Rückenhalbwertszeit“ t2 von 200 µs. Eine andere Norm-Stoßwelle wartet mit t1 = 0,25 µs und t2 = 100 µs auf und eine dritte als energiereichste, die uns nachfolgend als Beispiel dienen soll, mit 10/350 µs. Nehmen wir also vereinfacht einen Rechteck-Impuls von 105 A und einer Dauer von 10-3 s an.