Bliksembeveiliging
Inleiding
Bliksem is de ontlading tussen een elektrisch geladen wolk en de aarde, tussen twee of meer wolken met tegengestelde lading onderling, of binnen een wolk. De temperatuur in een ontlading loopt op tot ongeveer 30.000 graden Celsius, de gemiddelde stroomsterkte is zo'n 60 kA en de spanning loopt in de miljoenen volts. Een bliksemschicht is gemiddeld 5 tot 6,5 kilometer lang en 2,5 cm in doorsnede, maar reikt soms over afstanden van meer dan 100 kilometer. In Nederland slaat de bliksem ongeveer 100.000 keer per jaar in.
Een bliksemontlading bestaat uit 3 deelprocessen: de voorontlading (stepped leader), de hoofdontlading, en een eventuele vervolgontlading door hetzelfde ionisatiekanaal (return stroke). De voorontlading ontstaat vanaf de wolk en springt in stappen van 50-100 meter naar het aardoppervlak en maakt daarmee het ionisatiekanaal. Dit betekent dat op een hoogte van 50-100 m boven het aardoppervlak de bliksem "beslist" waar hij gaat inslaan binnen een gebied van zeg 50 m rond het uiteinde van de voorontlading. De daadwerkelijke inslag volgt het ionisatiekanaal geproduceerd door de voorontlading. Op een hoogte van 50-100 meter maakt een geleidende pen van 2 meter hoogte weinig indruk en zal dus een zeer geringe aantrekkende werking hebben.
Bolbliksem
Een bolbliksem kan optreden bij blikseminslag. Over het precieze ontstaan daarvan zijn verschillende theorieën in omloop. Een bolbliksem kan zowel als een nachtkaars uitgaan als eindigen in een explosie en doet zich alleen voor bij onweer, vooral als het onweer zwaar is. Als dichtbij de bliksem inslaat blijft soms seconden lang een helder oplichtend object zichtbaar. Bolbliksems kunnen ook binnenshuis doordringen en schade veroorzaken. Meer informatie over bolbliksem is te vinden bij Achtergronden.
Geschiedenis van de bliksemafleider
Geen enkele profeet, zoon van god, heilige of kerkgeleerde kon ons vertellen wat de bliksem werkelijk was en hoe we ons daar succesvol tegen konden verweren. Zo stelde bijvoorbeeld de profeet Mohammed dat de donder en de bliksem twee engelen zijn die volkeren kunnen treffen wanneer ze de geboden van Allah overtreden. Zijn laatste rustplaats, de moskee van de profeet in Medina, werd echter in 1481 bijna helemaal verwoest door een inslag van dezelfde 'engelen'. Ook de Heilige Grafkerk in Jeruzalem, die op de plek staat waar Jezus zou zijn gekruisigd, brandde door blikseminslag grotendeels af. En dat terwijl de lager gebouwde bordelen buiten schot bleven. Ondanks deze voorvallen bleef men halsstarrig geloven dat de bliksem afkomstig was van God en dat men zich hiertegen met gezamenlijk gebed en klokkenluiden tijdens de storm kon verweren. Met als gevolg dat er tijdens onweersbuien regelmatig een onfortuinlijke klokkenluider via het natte touw van de kerkklok werd geëlektrocuteerd.
Het duurde tot 1752 tot Benjamin Franklin vliegerend in het onweer aantoonde dat de bliksem altijd in het hoogste geleidende punt zal inslaan. Dankzij dit levensgevaarlijke experiment vond hij de bliksemafleider uit. Hiermee toonde Benjamin Franklin ook aan dat de heilige boeken het wederom bij het verkeerde eind hadden: wie zich onder een correct geïnstalleerde bliksemafleider bevindt, zal nooit door de bliksem kunnen worden getroffen. Waarmee we dus ook vraagtekens bij de vermeende almacht van God kunnen plaatsen. Nu kunnen we wel stellen dat al die getroffen kerktorens en klokkenluiders voor de uitvinding van de bliksemafleider een triest gevolg zijn van onwetendheid, maar wat gebeurde er nou na 1752? Vele kerkleiders bleven halsstarrig geloven dat er niet met de toorn van God gespot mocht worden en weigerden aanvankelijk deze 'duivelse roede' op de kerk te plaatsen. Als God met zijn schichten een gebedshuis raakt, dan heeft God daar vast een goede reden voor, zo luidde de redenatie.
De engel op de fraaie basiliek van San Marco in Venetië kon niet voorkomen dat de San Marco regelmatig ernstig getroffen werd door de elektrische ontladingen van de atmosfeer. Pas na de plaatsing van een bliksemafleider in 1766 werd deze basiliek nooit meer getroffen. Helaas verzuimde men indertijd hetzelfde te doen in de Italiaanse plaats Brescia. De republiek van Venetië had hier in de kerk van San Nazaro 200.000 pond buskruit opgeslagen omdat men geloofde dat 'het Huis van God' werd beschermd door de onzichtbare huiseigenaar. In 1767 sloeg de bliksem echter toe en het buskruit ontplofte. Hierbij werd een zesde deel van de stad verwoest, vielen 3000 slachtoffers en verstomde terstond de kerkelijke kritiek op de 'demonische' bliksemafleider. In Frankrijk ging de invoering van de bliksemafleider ook niet zonder slag of stoot. Er werden 386 kerktorens getroffen en 103 klokkenluiders gedood tussen 1753 en 1786. Hierop besloot de Franse regering de bliksemafleiders verplicht op alle kerken te laten plaatsen en klokkenluiden tijdens onweer te verbieden.
De aarde wordt ongeveer honderd keer per seconde ergens geraakt door een bliksem. De bliksemafleider op de Empire State Building in New York wordt jaarlijks gemiddeld 23 keer geraakt. We kunnen dus rustig stellen dat de vinding van Franklin ontelbare mensenlevens heeft gered en die hoge kerken, moskeeën en tempels op deze aardbol voor vernietigende inslagen heeft weten te behoeden. Een uitvinding die niet alleen een vermeende eigenschap van God heeft ontkracht maar in een klap alle levensreddende daden van heiligverklaarden heeft doen verbleken. Een uitvinding die we te danken hebben aan een man die mede dankzij zijn volstrekte afwezigheid van godsgeloof niet bang was om door de toorn van God te worden getroffen. Is het niet ironisch dat sindsdien onder andere de moskee van de profeet en de Heilige grafkerk in Jeruzalem worden beschermd tegen blikseminslag door een uitvinding van iemand die volgens beide religies 'verloren' is en in de hel brandt?
Externe bliksembeveiliging
De externe bliksemafleider beschermt een object tegen directe blikseminslag. Directe blikseminslag is een bliksemontlading die zonder omwegen direct inslaat in een object en daardoor veel schade aanricht. Aan de buitenzijde van het te beveiligen object wordt een bliksemafleider installatie aangebracht, deze vormt dan een zogenaamde "Kooi van Faraday". Deze bliksemafleiderinstallatie zorgt ervoor dat de bliksem-stroom van wel 30 tot 60 kA wordt afgeleid naar aarde en de schade tot een minimum wordt beperkt.
De werkzaamheden dienen uitgevoerd te worden volgens bepalingen die zijn vastgelegd in de Nederlandse Norm NEN 1014 voor installaties voor 2009 en daarna volgens de internationale norm NEN-EN-IEC 62305.
Interne bliksembeveiliging
Deze methode beschermt een object tegen indirecte blikseminslag. Indirecte blikseminslag is een bliksemontlading waarbij een bliksemstroom (overspanning) via een geleider het object wordt binnen gevoerd en daardoor veel schade aanricht. Met name bij de elektrische installaties maar ook voor bijvoorbeeld telefooncentrales en meet- en regelapparatuur.
Om deze bliksemstroom af te leiden en te begrenzen wordt er overspanningsbeveiliging toegepast. De overspanningsbeveiliging zorgt er voor dat de bliksemstroom wordt afgeleid naar aarde en wordt begrensd. Apparatuur is te beveiligen tegen overspanningen.