豐皿綠能-籌備中

自富蘭克林放風箏以來,人類已經知道雲層中藏有電力,但是因為閃電的瞬間電流太大,現今科技尚無法儲存,且閃電持續的時間太短,所產生的能量相對不大,即便能將所有的閃電都蒐集起來,也只夠全世界使用不到五天,再加上閃電發生的時間地點等不確定性,開發成本過高,不符合經濟效益,因此一百多年來,雲層中的電能未曾被有效利用,任其荒廢

但是雲層裡的電力就只有閃電而已嗎?

不!不是的!

閃電形成的原因是雲層的上半部帶正電,下半部帶負電的電荷分離現象,導致雲間的電位差不斷增加,直到足以釋放而形成閃電...,簡單地說,就是雲層中的電流多到滿溢出來,溢出來的部分就是閃電,那麼沒有溢出來的部分呢?每一次閃電約釋放該朵雷雲內1/10~1/20的電流(以下僅保守以1/10估算),若一次閃電釋放的電能為N,則發生該閃電之前一秒鐘,該朵雷雲之內蘊藏的電能即為10N,全世界每年發生的閃電夠全世界使用五天,那麼全世界每年發生閃電的雷雲內蘊藏的電力就夠全世界使用五十天

除了實際發生閃電的雷雲之外,天空中還有很多其他的雲朵同樣擁有豐富的電力,例如積雲,濃積雲,積雨雲,層積雲等等(以下簡稱為積雲),以台灣每年實際發生雷電的天數,與陰雨天數保守估計大約1:10計算(每下大雨10次發生閃電1次),可約略換算為積雲的數量約為雷雲的十倍,全世界每年的閃電夠人類使用五天,那麼全世界每年雷雲內蘊藏的電量夠人類使用五十天,全世界每年積雲內蘊藏的電量夠人類使用五百天

或許我的推論太過簡單,因為同一朵雷雲可能連續釋放多次閃電,而且積雲或許數量較多,但是一朵積雲內部的藏電量絕對少於雷雲,所以數量也不能夠直接換算為藏電量,但無論如何,閃電只是雲朵中蘊藏電力的冰山一角,這是不爭的事實,更多的電能被封鎖在雲層之中,不得其門而出,只要找到正確的開發方式,雲層中蘊藏的電能取之不盡,用之不竭

那麼要如何開發雲電呢?

如果對一顆氣球不斷充氣,當內部到達臨界點時,氣球便會爆炸,假設使氣球爆炸的臨界值為100分,當氣球被充氣30分至80分,雖然遠遠還未到達爆炸的階段,這時候如果往充氣口放置一根吸管,氣球內部的氣體便會藉由吸管向外洩漏,同樣地,閃電也有一個醞釀的過程,必須在雲層內部累積到一定的電能,才能向外釋放,形成閃電(暫且先不考慮外部環境因素),假設造就閃電釋放的臨界值為100分,當雲層內的電能累積30分至80分,雖然還遠遠未到達形成閃電的階段,這時候如果給這朵雲一根電線,會發生什麼事呢?理論上雲朵內的電能會順著電線流出,而且因為尚未形成閃電,只累積了30分至80分,量能不至於太過巨大,現今科技可能可以儲存

找到尚未發生閃電的積雲,給它們幾根電線,在電線的另一頭接上儲能設備,這樣就可以蒐集雲層中的電能了

說得容易,可雲層遠在天邊,接近它們要費好大的力氣和成本,不符合經濟效益

我們想到一個偷懶的方式,在二千公尺至四千公尺的山區裝設滿滿的避雷針並接上儲能設備,等雲自己飄過來,雲朵中的電能自然就會順著引雷線流入電池之中,我們的雲電開發計畫分為三個階段,第一階段為測試階段,第二階段為局部開發,第三階段為全面開發

第一階段:測試階段

依照我們的邏輯,一般的雲層中即藏有或多或少的電力(視雲層的濃淡大小等結構而定),當雲霧瀰漫之時,台電設立於山區的電塔必成為尖端放電之所在,只要測量電塔底部的接地線,就能證明我們的理論是否正確,為此我們在2021年11月至12月期間多次與台電公司聯繫,告知我們的推理及想法,得到對方答覆:

(一)一般雲層中沒有電力 (二)電塔塔身絕無電流流通 (三)無論如何測量,電塔塔身之電流值絕對為零

我們自2021年11月至2022年6月,在台電的龍潭龍門79號80號81號82號及冬山二路13號17號等7座電塔塔身進行監測,每周測量1至5次,在總計近百次的測量當中發現,無論陰,晴,雨天,果真如台電供電處人員所述,電塔塔身並無電流流通,每次測量值皆為零,只有一種情況例外,即為山谷及電塔頂端濃霧瀰漫之時可測得0.01安培之電流,而當濃霧更大,瀰漫至電塔底部及周邊道路之時(即為2022年6月24日清晨),我們在龍潭82號電塔測量到了0.03的數值(詳閱影像檔案)

0.03安培的電流當然是很小很微不足道,但是它背後代表的意義卻非常重大,我們的測量地點是在新北市石碇區小格頭段,海拔不到五百公尺之處,且測量當日的雲霧量並未達最大值(據當地人口述,雲霧最大之時,無法看清身旁樹木),且並無裝置相關洩漏電流之測量設備及暫態紀錄器,若移至高海拔盛行雲霧帶,且加裝輔助監測設施,必可測得更高數值,亦證明我們所說,除了雷雲之外,天空中的其他雲朵亦藏有電力,少量的雲朵藏有微小的電能,大量的雲朵即藏有大量的電能

第一階段的測試因礙於場所及器具不足,無法測量到大量的雲霧的電力值,所以在第二階段,我們希望能在高海拔地區,進行更大規模且更精確之監測記錄,從這個階段開始,我們極需要外部的支持及協助

第二階段:局部開發階段

(一)前期

在台灣二千公尺以上山區,豎立一定數量之避雷針及暫態紀錄器(目前暫定為武嶺,大禹嶺及合歡山管理站三個地區,每一地區豎立數量為10組),連續4至12周監測雲電流量,若測得雲電數值換算造價成本後的經濟效益高於或等於風力發電系統(以風力發電機每座造價1.2億,每座每小時發電2000度計算),則進入第二階段後期

(二)後期

擴大每一開發區域之引雷針數量至100組以上,建置儲能系統,並與台電電網進行併聯

第三階段:全面開發階段

在全台268座3000千公尺以上高山山區建置雲電收集及儲能系統,並與台電電網進行併聯