• Historique et expliquation du phénomène

    World of scientific biography
    Wikipédia
    CEM et électronique de puissance, par Jean-Louis Cocquerelle
    Meteolafleche.com
    Formation of a lightning, Wolff-Michael Roth
    TPE sur l'utilisation de la foudre

    Se protéger de la foudre

    STI Elec, Académie d'Aix-Marseille
    Christian Bouquegnau interviewé sur l'Internaute
    Ecole de Génie Electrique à Marseille
    Site de l'histoire de l'électricité du CNRS
    Varistances - Wikipedia
    Diode Transil - Wikipedia
    Eclateur - Wikipedia

    Exploiter son énergie

    TPE sur la foudre
    Page perso de Gérard Berger
    PFG technologies

    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

     


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  • Aujourd'hui, l'homme est parfaitement capable de se protéger contre ce phénomène météorologique : Paratonnerre, cage de Faraday et autres dispositifs permettent de limiter les dégâts à grande échelle, tandis que le parafoudre protège les réseaux électriques contre les surtensions engendrées par les coups de foudre.

    Cependant, pour ce qui est d'exploiter son énergie, nous ne sommes pas, mais alors pas du tout au point. Personne n'oserait tenter d'installer des dizaines de millions de paratonnerres sur la Terre entière pour récupérer une quantité relativement faible d'énergie. Il faudrait donc inventer un système bien plus efficace, esthétique... et surtout rentable.

    En 2010, la France est la première nation impliquée dans la recherche sur les phénomènes liés à la foudre, et la simulation d'éclairs en laboratoire. Si le monde entier s'y met aussi, peut-être pourrons-nous espérer développer des dispositifs efficaces. En attendant, cela paraît peu réaliste.

    La recherche s'étendant à des domaines bien vastes, il est plus que normal que les chercheurs travaillent sur d'autres projets...

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  • Avant de savoir s'il est possible de capter et se servir de l'énergie de la foudre, nous allons voir quel serait le potentiel de cette énergie.

    Un éclaire dure en moyenne 25 ms. Cela est calculé par rapport au temps que met l'arc électrique pour effectuer la distance nuage-terre.
    La tension moyenne d'un éclair  est de 100MV.
    Son énergie, moyenne est de 500 MJ (100 MV x 5C).
    Sa puissance moyenne est de 10 GW ( 500Mj / 25ms).
    L'ampérage d'un éclaire avoisine les 200 A (20 GW / 100MV).

     

    Sachant qu'un éclair atteInt une puissance moyenne de 20GW ,de nombreux problèmes se posent. Premièrement, même si la puissance instantanée d’un seul coup de foudre est extrêmement forte, la puissance moyenne sur un an reste faible ( 20 MW) car l' énergie est extrêmement élevée mais en un très cours instant. De plus,son énergie est assez minime par rapport à d'autres moyens de fabriquer l'énergie qui existe déjà comme:
    • les grands barrages hydroélectriques, qui produisent près de 400 MW par an.

    Barrage hydroélectrique, Wikipedia

    • une centrale électrique qui produit environ 200MW par an.

    Photo : Centrale thermique de Ponteau EDF


    Récupérer l'énergie de la foudre ne serait donc pas une source assez importante pour combler nos besoins.



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  • Pour éviter de se faire foudroyer violemment, la première chose à faire est de trouver un abri approprié comme une maison à charpente métallique (comme une cage de Faraday) ou de s'abriter sous un toit métallique dont tous les coins sont reliés à la terre, dans un édifice équipé d’un paratonnerre. Nous allons maintenant voir quelques indications lors d'un orage violent pour que vous évitiez le pire.

    Comment vous protégez de la foudre?

    Si un abri approprié n'est pas présent (surpris par l’orage) : le mieux à faire est de se réfugier dans une crevasse (car la foudre tape sur le lieu le plus en hauteur) ou dans une grotte. Lors d'orage très violent, n'hésitez à vous asseoir ou à vous abriter dans un fossé, accroupissez-vous les pieds joints, les genoux repliés vers le torse. Ne courez surtout pas : vous auriez quatre fois. plus de chances de griller comme du charbon.

    Évitez à tout prix de vous approcher d'une clôture en fil de fer ni sous un arbre, surtout si cet arbre n'est pas regroupé avec d'autres dans une forêt !.
    Sur un espace ouvert (champs) ne portez jamais d'objets métalliques au-dessus de la tête. En même temps, il faut vraiment le faire exprès, courir en tenant un e fourche en l'air...
    Évitez aussi de vous plaquer contre une paroi rocheuse en montagne.

    Ce que beaucoup ne savent pas : ne vous couchez surtout pas. La décharge d'un éclair se propage dans le sol dans toutes les directions et produit des tensions qui ne s'atténuent progressivement qu'avec la distance : s'il frappe à proximité, vous allez être remués !

    L’impact de la foudre sur l'organisme

    Il existe plusieurs types de foudroiement :

    • Le foudroiement direct (la décharge électrique se produit par impact direct de la foudre sur la personne), qui entraine une mort certaine.

    • Le foudroiement par tension de toucher (si une personne, dont les pieds sont en contact avec un sol suffisamment conducteur, touche une pièce elle-même conductrice portée à une certaine tension, un courant va pouvoir s'écouler à travers le corps de de cette personne), qui blesse gravement et laisse souvent des séquelles.

    Le foudroiement peut entrainer de multiples complications :

    • Les plus fréquentes sont les lésions de type neurologique.

    • Mais aussi les cas d'arrêt cardio-vasculaire sont très importants et seule la réanimation cardiaque et respiratoire permet de réanimer et de sauver une personne.
    Dans cette vidéo, on peut voir des joueur de football, qui ont étaient touchés par la foudre, c’est un exemple qui illustre le foudroiement pas tension de toucher.

    Pour pouvoir voir cette vidéo, veuillez cliquer-ici.

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  • Le rôle d'un parafoudre est complètement différent de celui d'un paratonnerre. Le paratonnerre capte et transporte la foudre au sol pour éviter les dégâts du choc à proximité. Le parafoudre, en revanche, est aussi appelé parasurtenseur : il a pour but de stopper les surtensions dans les réseaux électriques.

    Il existe 3 systèmes de protection pour protéger les appareils électriques.
    Les 2 plus utilisés (et les 2 plus efficaces) sont les varistances et les diodes Transil. Elles fonctionnent selon le même principe :quand la tension atteint un seuil trop important, le dispositif fait en sorte de neutraliser la surtension.

     

     

    • Pour les varistances, lors de la surcharge, elles ramènent l'intensité électrique à zéro, en éliminant l'énergie de la foudre sous forme de dissipation thermique (chaleur). Elles sont le plus souvent utilisées pour les lignes à hautes tensions.

      varistance haute tension

      Photo : Varistances, Wikipedia

    • Pour les diodes Transil, c'est différent : quand l'intensité dépasse un certain seuil, elles servent de coupe-circuit et offrent une meilleur protection que les varistances, car le temps de réaction est plus rapide. De plus leur durée de vie est quasi illimitée. Elles sont souvent utilisées dans la protection des moyen de télécommunication ou sur des réseaux de basse tension.

    Diode transil

    Photo : Diode Transil, source inconnue

    • Le dernier moyen de protection contre la foudre : les éclateurs. Lorsque la tension est trop importante, un arc électrique se forme entre les deux bornes de l'éclateur en éliminant l'excès d'énergie. Pour éliminer celle-ci, une des 2 bornes est reliée à la Terre.


    Photo : éclateur à air, Wikipedia


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