TPE sur la foudre

[Vortex33]

Bonjour à toutes et tous,

J'ai besoin de vos connaisances et de votre aide pour m' écalirer sur un TPE.

La problématique est : Est-ce que la foudre est-elle une énergie exploitable ?

Vous vous êtes pas posez la question ?? Sa m'étonne, venant de cette communauté

Votre aide serait vraiment la bienvenue, malheureusement j'aurais aimé aller au séminaire de Keraunos dans le cadre de ce TPE, mais trop loin ( Bordeaux-Strasbourg ) et manque de temps.

Nous avons des documents, certaines photos seraient la bienvenue avec votre accord bien sûr

[ggdu19]

Effectivement, c'est une question intéressante que je me suis déjà posé et je suis tombé sur ça :

Energie produite par un éclairLe champ électrique atmosphérique sous un nuage orageux est de l'ordre de 20kV/m. Pour un nuage d’une hauteur de 5km (moyenne courante), la différence de potentiel nuage-sol avoisine donc 100MV. En moyenne, un éclair transporte une charge de 5C. De même, un éclair dure 25ms si on ne tient compte que d'un coup unique.

L'énergie d'un coup de foudre est donc de : 100 MV x 5C = 500MJ*.

- 10 milliards de Joules, c'est l'énergie contenue dans un coup de foudre

La puissance instantanée d'un coup de foudre est égale à : 500MJ/25 ms = 20 GW.

Energie produite par un orageLors d'un orage, le nombre d'éclairs est très variable : il est d'environ 10 à plusieurs milliers d'éclairs. Si, par exemple, nous prenons 100 éclairs pour un orage, on obtient un total énergétique d'environ 500MJ x 100 = 50GJ.

Une Energie d’une grandeur incommensurableSi l'on prend le fait qu'il y a environ un million d'éclairs en France par an, l'énergie dégagée par la foudre au sol serait de 500TJ (50GJ x 10⁹). Ramenée à une puissance moyenne (sur 365 jours), on trouve 20 MW. Cette valeur représente la consommation journalière moyenne de 5000 foyers.

Pour comparer, on observe les énergies traditionnelles utilisées pour alimenter ces foyers :

- Nucléaire : centrale de FLAMANVILLE 3 (Manche) (réacteur EPR nouvelle génération en construction) 1600 MW/an

- Hydraulique : centrale de GRAND'MAISON (Isère) 12 turbines de 150 MW chacune = 1800 MW/an

- Thermique à flamme : centrale d'ARAMON (Gard) 2 turbines de 700 MW chacune = 1400 MW/an

- Eolien : parc éolien de SALLES-CURAN (Aveyron) 29 turbines de 3 MW chacune = 87 MW/an

- Solaire photovoltaïque : NARBONNE (Aude) 7MW/an

Cependant un éclair est un phénomène dégageant une grande puissance mais sur une très faible durée. L'énergie produite est donc relativement limitée voire négligeable, même comparée à d'autres énergies renouvelables. Pour prendre une image : en lançant très violemment l'eau d'un seau sur une vitre fine, on la brise. Cela ne signifie pas pour autant qu'il y avait beaucoup d'eau, mais en revanche que l'eau allait très vite.

Le ProjetCaptivé par la puissance naturelle de la foudre, l’homme a toujours souhaité la domestiquer pour l’utiliser à des fins énergétique comme l’ont été l’eau ou le vent pour alimenter des réseaux électriques. Il s’est régulièrement penché sur le sujet mais une telle quête s’est toujours avérée impossible.

Depuis peu, des recherches ont aboutit et tendent à penser le contraire…

Le projet franco-allemand Teramobile a permis la construction de l'unique laser à forte puissance existant au monde dans le but d'étudier la foudre. De nombreuses inconnues persistent, le déclenchement des éclairs et sa trajectoire en sont un exemple. Pour étudier ce phénomène, des scientifiques ont recréé en laboratoire des décharges semblables à la foudre. Ils les ont ensuite guidés à l'aide d'un laser émis par un dispositif baptisé Teramobile.

L'appareil en question est un dispositif mobile qui délivre des impulsions laser ultra puissantes sur une durée très brève. En effet, leur puissance atteint 5 térawatts soit l'équivalent de la puissance de 1 000 centrales nucléaires. La durée de chaque impulsion est à peu près de 100 femto secondes (100x10^-15 seconde). Cependant, même si ces nombres paraissent impressionnants, la puissance moyenne délivrée par les impulsions est de l’ordre du Watt*.

Le système électronique et optique du dispositif Teramobile pèse 9 tonnes et tient dans un conteneur de 6 mètres de long. C'est la première fois au monde que l'on parvient à construire un instrument de cette puissance dans un volume aussi réduit mobile ; d’où son nom de "Teramobile ". Cette avancée technologique permet de transporter facilement le laser sur des sites d'expériences différents. C'est ainsi que des scientifiques du CNRS et de l'université Lyon I, qui recréent la foudre dans leur laboratoire, ont pu utiliser ce laser à la puissance phénoménale dans le but de diriger des éclairs.

A l’aide du Teramobile, les scientifiques du CNRS ont réussi à canaliser la foudre. En effet les impulsions laser produites par le dispositif modifient l'état de l'air qu'il traverse. Celui-ci s'organise en plasma. On dit qu'il « ionise l'air* ». En se propageant, les impulsions lasers forment des sortes de filaments rectilignes d'air ionisé. Ceux-ci ayant la propriété de conduire l'électricité, ils peuvent frayer un chemin à un éclair et le contraindre à se propager en ligne droite.

Fonctionnement Pour recréer la foudre en laboratoire, les chercheurs ont tout d’abord du « recréer un nuage » extrêmement chargé électriquement, de très haute tension.

Pour cela, ils utilisent un générateur haute-tension qui permet d’atteindre des tensions d’environs 2 millions de Volt.

Générateur Haute Tension du Laboratoire

de Spectrométrie Ionique Moléculaire du CNRS (Berlin).

Ils ont également eus besoin, de « recréer la terre ». (Sur les schémas ci-dessous, l’électrode gauche représente le nuage, celle de droite la terre).

La décharge électrique est alors lancée :

1) Décharge Electrique de Haute Tension Naturelle

En l’absence de Laser, la décharge prend un chemin aléatoire.

2) Décharge Electrique de Haute Tension guidée par le Teramobile

L’éclair se propage en ligne droite car les filaments ionisés générés par le laser

Teramobile le guident.

- Cette mise en scène a eu lieu en Mars 2003 à Toulouse sur une distance d’environ 6 ou 10m après avoir été testée en premier lieu à Berlin (sur une distance de 3m).

- En Avril 2003, l’expérience est réorganisée cette fois-ci sur une distance maximale de 600m (Ecole Polytechnique Palaiseau)

- En 2004, les chercheurs du CNRS ont voulu renouveler cette même expérience sur le terrain dans l’état du Nouveau-Mexique aux Etats-Unis mais, les résultats ne furent pas convaincants, seulement encourageants.

[Fred59_]

Tant qu'à copier/coller, merci au moins de citer vos sources : http://maxime.burgonse.free.fr/Visite/Sous-parties/Exploitation/terramobile.html

[ggdu19]

Désolé c'est plus vite fait de regarder comme ça, que d'aller sur le lien...

[Cyclone30]

Désolé c'est plus vite fait de regarder comme ça, que d'aller sur le lien...

Ce n'est pas une question de pratique, mais de droits d'auteur...

[ludo47]

Salut, voici des bases que je te conseille de mettre dans ton TPE en introduction :

1 coup de foudre c'est :

- 30 000 ampères

-100 millions de Volt

-30 000°C

-120 décibels

- 1/2 seconde

Tu peux dire aussi qu'un orage en France à plus de chance de se déclencher entre 16h et 19h (locale).

Une autre info assez intéressante :

Répartition du nombre de flashs orageux en France (moyenne mensuelle) :

Janvier : 721

Février : 1556

Mars : 3302

Avril : 14952

Mai : 50248

Juin : 107677

Juillet : 150508

Août : 74655

Septembre : 49511

Octobre : 15771

Novembre : 5807

Décembre : 1087

Voila voila.

[Tsab-57]

Pour ton TPE, ça me semble nécessaire d'évoquer tout ce qui est charges électriques tout d'abord ( tu trouveras des infos facilement ), d'expliquer le mécanisme et présenter les différents types de foudre ( positif, négatif etc .. ) puis ensuite d'y inscrire des calculs de puissance / énergies ou bien calculer la tension entre Terre et nuage etc .. Y a l'expérience du cerf-volant de Franklin aussi /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

Après, tu peux développer l'effet de pointe .

C'est un sujet qui revient souvent par contre