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I fulmini sono scariche elettriche che si instaurano tipicamente tra cielo e terra e prediligono forme appuntite per scaricarsi, come alberi o antenne sui grattacieli. Sono fenomeni sporadici, non prevedibili nel tempo e nello spazio e hanno durata ridotta – nell'ordine delle frazioni di secondo. Questo fenomeno naturale destò curiosità fin dall'antichità e Benjamin Franklin nel 1752 dimostrò il principio del parafulmine grazie al suo aquilone.
Ma è possibile immagazzinare quest'enorme quantità di energia? Per scoprirlo dobbiamo prima definire due grandezze: l'energia e la potenza di un sistema.
Energia e potenza
L'energia rappresenta la capacità di un sistema di compiere un lavoro e si misura in joule (J). L'energia può essere di vario tipo: chimica, elettrica, meccanica, potenziale, ecc. Alcune fonti di energia fra le più comuni sono il cibo che mangiamo, la benzina che alimenta le nostre macchine, la luce che permette il processo di fotosintesi nelle piante. L'energia viene convertita da una forma all'altra per essere poi utilizzata e, nella sua globalità, si conserva.
La potenza, invece, è la capacità di fornire energia in un secondo. Si misura in watt (W) ed equivale ad un joule per secondo. Il concetto è semplice: corrisponde all'energia spesa ogni secondo per compiere un certo lavoro. Non dipende dal tempo e dalla durata del lavoro, ma è una caratteristica intrinseca del sistema. La nostra macchina, ad esempio, ha una certa potenza che rimane costante nel tempo. L'energia spesa, e dunque il lavoro svolto dal motore, invece, dipendono dal tempo in quanto: Energia = Potenza * Tempo.
Energia e potenza nei fulmini
La potenza media di un fulmine è dell'ordine dei miliardi di watt e dura circa 20-30 milionesimi di secondo. Ha un'enorme potenza, dunque, pari a quella di centrali elettriche o nucleari, ma la sua durata è talmente ridotta che l'energia trasportata equivale a poche migliaia di wattora.
Se immagazzinata, questa energia potrebbe essere utile per soddisfare qualche abitazione nel breve termine, ma non certo per alimentare grossi centri o città.
Problemi tecnici
Vari tentativi e sistemi sono stati testati per provare ad immagazzinare l'energia dei fulmini, ma i problemi da risolvere sono diversi.
In primis, questi sistemi sono molto costosi e non convenienti economicamente in quanto i fulmini non cadono sempre nello stesso punto e sono fenomeni sporadici. Inoltre i fulmini non dissipano tutta la loro energia a terra e solo una piccola parte potrebbe essere teoricamente immagazzinabile in sistemi paragonabili a delle enormi batterie.
Inoltre questi fenomeni sono talmente rapidi che immagazzinare l'energia è difficile dal punto di vista tecnologico. Insomma, teoricamente questa energia si potrebbe immagazzinare, ma è tecnologicamente difficile e poco conveniente.
Esperimenti sui fulmini
Nonostante le difficoltà, la ricerca in questo settore è comunque attiva. Alcuni ricercatori hanno generato ad esempio un fulmine artificiale in laboratorio, utilizzando una tensione di due milioni di volt. Ne hanno poi immagazzinato la sua energia in una supercondensatore, una sorta di enorme batteria, utilizzata poi per mettere in un moto un'automobile. Altri ricercatori hanno prodotto artificialmente dei fasci laser che ionizzano l'aria, riducendo la resistenza circostante e inducendo i fulmini a scaricarsi nel punto prescelto.
In ogni caso, quest'ultima applicazione non sarebbe capace di soddisfare il fabbisogno energetico a larga scala, ma sarebbe potenzialmente utile per il controllo dei fulmini in zone a rischio, creando una sorta di canale preferenziale – potremmo dire un parafulmine ad alta tecnologia.
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