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Etude sur l'énergie des éclairs:

 

Capter et accumuler l'énergie de l'arc électrique d'un nuage, Un beau rêve qui vaut la peine d'être étudié.

Des chiffres:

Rappel des préfixes du Système International:

Tableau : Préfixes SI

Facteur

Nom

Symbole

 

Facteur

Nom

Symbole

101

déca

da

 

10–1

déci

d

102

hecto

h

10–2

centi

c

103

kilo

k

10–3

milli

m

106

méga

M

10–6

micro

µ

109

giga

G

10–9

nano

n

1012

téra

T

10–12

pico

p

1015

péta

P

10–15

femto

f

1018

exa

E

10–18

atto

a

1021

zetta

Z

10–21

zepto

z

1024

yotta

Y

10–24

yocto

y

 Quelle est la puissance d'un éclair d'un orage?

Le champ électrique atmosphérique sous nuage orageux est de l'ordre de 20kV/m. Donc la différence de potentiel nuage-sol avoisine 100MV. En moyenne, un éclair transporte 5 C. L'énergie d'un éclair est donc: 100 MV x 5 C = 500 MJ.

Un éclair dure en moyenne 25ms si on ne tient compte que d'un coup unique sans réilluminations. Donc, la puissance moyenne d'un éclair = 500 MJ/25 ms = 20 GW.          Ampérage = 20 GW / 100MV = 200 A

Quelle est l'énergie moyenne produite par un orage ?

Un orage a un nombre d'éclairs très variable, entre 10 et plusieurs milliers. Disons en moyenne 100 éclairs. Donc, l'énergie moyenne d'un orage est d'environ: 50 GJ.

 Quel est le nombre d'habitants que cette énergie pourrait alimenter en électricité

 pendant un an ?

Il y a environ 1 million d'éclairs par an sur la France. L'énergie annuelle reçue de la foudre au sol avoisine: 500 TJ.
Ramenée à une puissance moyenne (sur 365 jours), cela donne: 20 MW. Cela permettrait la consommation maximale d'environ 5000 foyers.
A titre de comparaison, les puissances délivrées par d'autres sources sont les suivantes:

- Barrage de Génissiat (Ain): 400MW
- Centrale de Gennevilliers (Hauts de Seine): 200 MW
- Centrale nucléaire de Gravelines (Nord): 5000 MW (une tranche équivaut à 1000 MW)
- Centrale Eolienne d'Amignonnait-Lauragais : 8MW

Le problème insoluble est la récupération de cette énergie infime...

Supposons que l'énergie des éclairs soit captée par des paratonnerres de type Franklin. Une tige de 10 mètres de haut capte la foudre dans un rayon de l'ordre de sa hauteur, soit une aire de l'ordre de 300 m2. Pour couvrir la France, il faudrait donc installer environ 2 milliards de tiges. On imagine l'esthétique d'un tel réseau! Si l'on souhaite poursuivre ce raisonnement, chaque tige pèsera 45 kg. Il faudrait alors investir une masse de cuivre de 90 milliards de kg. Même à 20F le kg, cela représente un coût de matière première de 180 milliards de francs!

Par ailleurs, la probabilité annuelle de foudroiement d'une tige de hauteur 10m est de l'ordre de 1 chance sur 1000. Un ensemble de 2 milliards de tiges captera chaque année environ 2 millions d'éclairs, ce qui suffit à capter tous les éclairs au sol.

Enfin, comment pourrait-on stocker cette énergie ?

 Source:

Mr Gérard BERGER
Directeur de Recherche
Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas
Equipe DEE-Supelec
Plateau de Moulon
3 rue Joliot-Curie
91192 Gif-sur Yvette cedex
Tel 01 69 85 17 77
Fax 01 69 41 03 34
mail :
berger@lpd.supelec.fr

Captage de l'éclair:

Il  existe plusieurs solutions pour capter un éclair:

- Planter une tige métallique dans le sol de grande hauteur, de préférence avec un bout en pointe vers le ciel.

- Un cerf-volant muni d'un fil d'accroche avec un fin fil métallique incorporé.

- Tir d'une fusée pyrotechnique tirant un fin fil métallique relié à la terre.

- ...

Stocker l'énergie de l'éclair:

Tous les essais réalisés à ce jour avec divers modèles de batteries ce sont soldés par des échecs.

Et si la base du système capteur d'éclair était muni d'un bac à électrolyse et que l'on récupèrerait le gaz composé d'un mélange hydrogène-oxygène ainsi produit.

 

Quel serait la quantité de gaz produit avec 200 A pendant  0,025 seconde ?

D'après Faraday :


96500 Coulombs ( 26.805A pendant 1H ) libèrent 1 gramme d' hydrogène, et 8 grammes d'oxygène.

Ce gramme d'hydrogène correspond a 11.2L de gaz.
Ces 8 grammes d'oxygène correspondent a 5.6L de gaz.

Donc une électrolyse de 26.805A pendant une heure nous fournit 16.8L de gaz .
--> Donc 1A/h correspond à 0.627L/h de gaz.

En imaginant que l'éclair pourrait produire de l'hydrogène en direct au passage dans l'eau,

Intensité = 200 Ampères

Temps = 0, 025 seconde = 0, 000 006 9 heure

200 x 0, 000 0069 = 0,001 38 AH

Gaz produit = 0, 001 38 x 0,627 = 0, 000 87 litre de gaz

Conclusion: ( Si nos sources sont exactes)

Un éclair fournit une énergie en un temps très court. La puissance est donc élevée car la puissance (Watt) est égale à l'énergie (Joule) divisée par le temps (seconde).

Pour si peu d'énergie, ça ne vaut pas la peine de mettre en œuvre un système quelconque, mais ça valait la peine d'y réfléchir.

 

 

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Dernière modification : 28 février 2017

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