Energie des éclairs
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Energie des éclairs



  1. #1
    invite62588b41

    Energie des éclairs


    ------

    Je fais un tpe sur l'energie de la foudre et j'aimerais savoir deux choses:
    -Quelle est la différence exacte entre foudre et éclairs
    -Si la captation necessite vraiment d'un champ de paratonnerres ou si un seul pourrait attiré la foudre
    merci à l'avance!

    -----

  2. #2
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Energie des éclairs

    Bonjour,

    Citation Envoyé par larwen Voir le message
    Je fais un tpe sur l'energie de la foudre et j'aimerais savoir deux choses:
    -Quelle est la différence exacte entre foudre et éclairs
    Je ne suis pas sûr qu'on fasse toujours une différence, sinon je dirais que :
    - la foudre = tout le phénomène = décharge électrique, lumière, chaleur, son
    ou rien que la décharge électrique
    - éclair = le flash lumineux
    - tonnerre = la partie sonore

    Citation Envoyé par larwen Voir le message
    -Si la captation necessite vraiment d'un champ de paratonnerres ou si un seul pourrait attiré la foudre
    A ce que j'en sais on ne peut "attirer" la foudre que dans son vosiinage.

    "Attirer" n'est pas vraiment le mot qu'il convient, c'est plutôt lui préparer un chemin plus favorable (conducteur) en espérant qu'elle l'emprunte.

    Des améliorations ont été obtenues avec un laser (étude Suisse). Il sert à ioniser le chemin qu'on veut forcer pour le chemin de la foudre. Mais je n'en sais guère plus que ce qu'en a dit la télé
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  3. #3
    invite0e4ceef6

    Re : Energie des éclairs

    hm, a propos d'éclair, qu'elle serait la quantité d'eau qui pourrait-être vaporisable par un éclair??

    parceque qui dit eau dit vapeur, et qui vapeur dit turbine

    est-ce théoriquement jouable ??

  4. #4
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Bonjour.
    Si l'on prend des valeurs "typiques" d la foudre: 30 MV, 25 C, 10 kA.
    On obtient une énergie de 750 MJ.
    Pour faire bouillir un mètre cube d'eau à 10 °C il faut 2,9 GJ.
    Donc, avec un éclair on peut faire bouillir 260 litres d'eau à 10 °C.
    Je rappelle que ce ne sont que des valeurs "typiques".
    Au revoir.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    invited2566f1a

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonjour.
    Si l'on prend des valeurs "typiques" d la foudre: 30 MV, 25 C, 10 kA.
    On obtient une énergie de 750 MJ.
    Pour faire bouillir un mètre cube d'eau à 10 °C il faut 2,9 GJ.
    Donc, avec un éclair on peut faire bouillir 260 litres d'eau à 10 °C.
    Je rappelle que ce ne sont que des valeurs "typiques".
    Au revoir.
    LPfr n'y aurait-il pas un problème d'unité dans ce que vous dite 2.9GJ

    et pour les éclairs des MégaJoules?

  7. #6
    invited2566f1a

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par fred3164 Voir le message
    LPfr n'y aurait-il pas un problème d'unité dans ce que vous dite 2.9GJ

    et pour les éclairs des MégaJoules?
    ah autant pour moi, j'avais pas fait gaffe au rapport 1 pour mil sur litre et metre cube.

    sorry

  8. #7
    inviteaa85155c

    Re : Energie des éclairs

    Intéressant

    Alors dans des régions orageuses, on peut tirer quelle puissance moyenne annuelle ?
    Et c'est quoi les techniques pour transformer la foudre en puissance électrique exploitable ?

  9. #8
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par Big Benne Voir le message
    Alors dans des régions orageuses, on peut tirer quelle puissance moyenne annuelle ?
    Et c'est quoi les techniques pour transformer la foudre en puissance électrique exploitable ?
    Re.
    Je crains que pour les deux questions la réponse est "aucune".
    En quelques millisecondes non prévisibles, vous vous retrouvez avec quelque GJ avec de milliers d'ampères. Il faudrait pouvoir les stocker pour les transformer en quelque chose utilisable.
    De toute façon, l'énergie que l'on vient de calculer est celle qui est dissipée dans l'atmosphère.
    À la sortie de votre paratonnerre la charge électrique sera la même, mais la tension beaucoup plus faible. Donc la puissance "utilisable" sera encore plus faible.
    A+

  10. #9
    YBaCuO

    Re : Energie des éclairs

    Bonjours,

    En France, la puissance moyenne de la foudre vaut une cinquantaine de mégawatts. (environ un éclair d'un gigajoules toutes les vingts secondes).

    On peut comparer avec la puissance d'un seul cumulonimbus, celui-ci condense plusieurs milliers de tonnes de vapeur d'eau par seconde, l'énergie libérée par cette condensation vaut plusieurs millions de mégawatts!

  11. #10
    inviteaa85155c

    Re : Energie des éclairs

    Alors au final ca fournit une puissance plutôt ridicule, sachant qu'une grosse éolienne est capable de fournir 5 MW, ca en fait 10...

    Mais il y a des régions plus orageuses, peut-être que ca commencerait à y être rentable ?

  12. #11
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par Big Benne Voir le message
    Alors au final ca fournit une puissance plutôt ridicule, sachant qu'une grosse éolienne est capable de fournir 5 MW, ca en fait 10...

    Mais il y a des régions plus orageuses, peut-être que ca commencerait à y être rentable ?
    Re.
    Il n'y a pas que la puissance. Une éolienne fournit de la puissance aussi longtemps que le vent souffle.
    Un éclair ne fournit de la puissance que le temps d'un éclair.
    Il faut plutôt comparer l'énergie fournie par année.

    De toutes façons il faudrait avoir déjà un moyen de pouvoir recueillir l'énergie des éclairs et c'est n'est pas demain la veille de l'avant-veille qu'on mettra au point un tel moyen.
    A+

  13. #12
    inviteaa85155c

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Un éclair ne fournit de la puissance que le temps d'un éclair.
    Il faut plutôt comparer l'énergie fournie par année.
    La valeur de 50 MW donnée par YBaCuO correspond à une puissance moyenne annuelle.

    Je compare avec l'éolienne pour avoir un ordre d'idée : 5 MW c'est la puissance nominale pour les grosses. Sur l'année on a peut-être 2 MW de moyenne ?

  14. #13
    calculair

    Re : Energie des éclairs

    Une façon d'estimer l'energie recuperable est de dire que cette energie se repartie uniformement le long de l'eclair. La partie récuperable pourrait être la longueur du capteur mis en place.

    Si la longueur du capteur est de 10 m et la longueur de l'éclair est de 3000m, alors l'energie recuperable serait de 0,3 %

    Pour 3 GJ on ne peut recuperer 9 MJ au mieux, le reste est perdu dans l'atmosphère ( c'est une tentative d'approcher les ordres de grandeurs )

  15. #14
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par Big Benne Voir le message
    La valeur de 50 MW donnée par YBaCuO correspond à une puissance moyenne annuelle.

    Je compare avec l'éolienne pour avoir un ordre d'idée : 5 MW c'est la puissance nominale pour les grosses. Sur l'année on a peut-être 2 MW de moyenne ?
    Re.
    Si les 50 MW sont la puissance moyenne annuelle, dois-je comprendre que c'est la puissance moyenne de tous les éclairs tombant en France?
    Ça fait plutôt étendu comme surface de captage de la foudre. Mettons un paratonnerre tous les 100 m. Cela nous donne quelques 55 millions de paratonnerres. Tous reliés à des lignes à haute tension comme celles dont on ne veut pas nulle part.
    Tout ça pour 1/10 de tranche nucléaire.
    A+

  16. #15
    YBaCuO

    Re : Energie des éclairs

    Le site de Météo France indique un million de coups de foudre par an sur la France.
    Une année compte environ pi 10^7 s.
    Ce qui nous fait une moyenne d'un impact toutes les trente secondes, c'est du même ordre de grandeur que ce que j'avais indiqué précédement.

  17. #16
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Re.
    Deux autres chiffres:
    -une surface de capture de 1 km² recevra deux coups de foudre pas an.
    -une surface de capture de 1 km² recevra une puissance moyenne de 50 watts! (mais produira beaucoup moins).
    A+

  18. #17
    inviteaa85155c

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Une façon d'estimer l'energie recuperable est de dire que cette energie se repartie uniformement le long de l'eclair. La partie récuperable pourrait être la longueur du capteur mis en place.

    Si la longueur du capteur est de 10 m et la longueur de l'éclair est de 3000m, alors l'energie recuperable serait de 0,3 %

    Pour 3 GJ on ne peut recuperer 9 MJ au mieux, le reste est perdu dans l'atmosphère ( c'est une tentative d'approcher les ordres de grandeurs )
    T'es sûr de ton coup ?

    Je pense qu'il ne faut pas oublier qu'il y a un courant qui descend, donc la quantité récupérée ne dépend pas de la longueur du paratonnerre, mais de l'intensité (ampères) multipliée par la durée de l'éclair.

  19. #18
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par Big Benne Voir le message
    T'es sûr de ton coup ?

    Je pense qu'il ne faut pas oublier qu'il y a un courant qui descend, donc la quantité récupérée ne dépend pas de la longueur du paratonnerre, mais de l'intensité (ampères) multipliée par la durée de l'éclair.
    Re.
    Je pense que la démarche de Calculair est raisonnable. On peut admettre que la chute de tension est uniforme tout le long de l'éclair. Le courant et le temps est le même aussi. Mais il est difficile de récupérer ce courant avec une tension supérieure à celle estimée par Calculair.
    Donc, je suis d'accord avec son estimation. Mais, comme il l'a dit ce n'est qu'une estimation.
    Je suis sur que Calculair sait que le courant que l'on récupère ne dépend pas de la longueur du paratonnerre (ce n'est pas un debutant).
    A+

  20. #19
    inviteaa85155c

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Une façon d'estimer l'energie recuperable est de dire que cette energie se repartie uniformement le long de l'eclair. La partie récuperable pourrait être la longueur du capteur mis en place.

    Citation Envoyé par LPFR
    Je suis sur que Calculair sait que le courant que l'on récupère ne dépend pas de la longueur du paratonnerre (ce n'est pas un debutant).
    Faudra qu'on m'explique la subtilité

  21. #20
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par Big Benne Voir le message
    Faudra qu'on m'explique la subtilité
    Re.
    Vous pouvez imaginer la foudre comme un conducteur qui fait les 3000 m de Calculair avec 30 MV en haut et 0 V en bas. Distribués uniformément à 10 000 V/m. Vous branchez votre appareil récupérateur d'énergie a la place d'une partie du bas de la colonne de courant. À 10 m de hauteur vous aurez droit à la totalité du courant mais sous une tension de 100 000 volts. Ce qui vous fait une puissance (et une énergie) de 0,3% du total.
    Le seul moyen de récupérer toute l'énergie (et toute la tension) ce serait aller brancher votre prise sur le nuage à 3 000 m.
    A+

  22. #21
    inviteaa85155c

    Re : Energie des éclairs

    Ok je vois mieux ce que vous voulez dire.

    Mais un doute persiste : pour vraiment récupérer la tension entre 0 et 10 m, il ne faudrait pas utiliser un paratonnerre qui est un simple câble, mais un générateur d'électricité branché entre la pointe et la terre. Et il faudrait qu'il soit capable d'avaler un pic de Dirac assez meumeuh.

    Sinon je faisais référence au courant et à la durée de l'éclair car je pensais qu'on pouvait récupérer la charge dans un gros condensateur par exemple

  23. #22
    mach3
    Modérateur

    Re : Energie des éclairs

    Sinon je faisais référence au courant et à la durée de l'éclair car je pensais qu'on pouvait récupérer la charge dans un gros condensateur par exemple
    oui mais la charge qu'on peut faire prendre à un condensateur dépend justement de la tension : Q = CU avec C la capacité

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  24. #23
    inviteaa85155c

    Re : Energie des éclairs

    Donc si on mettait une grosse plaque de condensateur à 50 m de haut, il y aurait moyen de stocker pas mal d'énergie. Maintenant la question est : quelle doit être la surface de la plaque pour récupérer l'énergie de l'éclair de 1GJ commencant à 3000 m ?

  25. #24
    YBaCuO

    Re : Energie des éclairs

    La charge écoulé durant un coupe de foudre se compte en dizaines de coulombs.

    Si on considère un condensateur plan dans l'air de surface S et d'épaisseur d:.
    Bornons le champ électrique entre les armatures par le champ disruptif de l'air (Emax=30kV/cm=3MV/m)
    Calculons la surface du condensateurs pouvant supporter 10 coulombs:

    S=400 000 m²
    Pour maximiser l'énergie stockée, il faut avoir la tension entre les armatures la plus élevée possible.
    La tension entre le nuage et le sol étant de l'ordre de 100 MV, cela nous fait un condensateur d'épaisseur de 30 m.

    Sous un orage le champ électrique moyen du fait des effets de pointes ne correspond pas au champ disruptif de l'air, il est inférieur à 20 kV/m soit un facteur cent fois plus faible.
    Si on remplace Emax dans notre calcul par ces 20 kV/m, on multiplie la surface et l'épaisseur par cent, ce qui nous fait une épaisseur de trois kilomètres.
    Ce condensateur correspond au condensateur équivalent formé les armatures nuages-sol.

    Ce résultat est logique puisque un orage n'est rien d'autre qu'un condensateur qui claque à cause d'une densité d'énergie électrique trop élevée, il est donc difficilement possible de stocker l'énergie de ce condensateur dans un volume plus petit.

  26. #25
    mach3
    Modérateur

    Re : Energie des éclairs

    Ce résultat est logique puisque un orage n'est rien d'autre qu'un condensateur qui claque à cause d'une densité d'énergie électrique trop élevée, il est donc difficilement possible de stocker l'énergie de ce condensateur dans un volume plus petit.
    si on place un isolant électrique meilleur que l'air entre les deux plaques, ça donne quoi? surement mieux mais m'est avis qu'un condensateur ne peut pas attiré la foudre de toutes façons...

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  27. #26
    invite0e4ceef6

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Re.
    Vous pouvez imaginer la foudre comme un conducteur qui fait les 3000 m de Calculair avec 30 MV en haut et 0 V en bas. Distribués uniformément à 10 000 V/m. Vous branchez votre appareil récupérateur d'énergie a la place d'une partie du bas de la colonne de courant. À 10 m de hauteur vous aurez droit à la totalité du courant mais sous une tension de 100 000 volts. Ce qui vous fait une puissance (et une énergie) de 0,3% du total.
    Le seul moyen de récupérer toute l'énergie (et toute la tension) ce serait aller brancher votre prise sur le nuage à 3 000 m.
    A+
    alez se brancher sur le nuage, avec un bon cerf volant et un cable porteur cela ne doit pas etre bien compliqué... ceci resolverais deja en partie une partie de l'energie dissipé par l'éclair du a son passage au travers de l'air(très bon isolant)

    quand au stockage de l'energie, j'en reviens toujours a l'eau et a sa chaleur massique importante. (une grosse resistance de theière

    le plus dur serait il me semble de trouver un endroit ou placer la centrale, un couloir d'orage, doit pas y en avoir des masses en france, peut-etre le cantal il me semble, ou certainne zone montagneuse

    http://www.thermexcel.com/french/tables/eau_atm.htm

    chaleur masique eau a 10° = 42.09 a 100° = 419 kj/kg
    energie a apporté par kg = 377kj

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Foudre

    coup de foudre :s: environ 280 kwh soit 1 giga joule/seconde (par coup de foudre)

    1 Gj/ 377kj = 2500 kg d'eau porté a ebullition en 1 seconde (bonne mère)

    avec un bon recipiant et un peu moins d'eau, ont arive facillement a des préssion sympas, et assez facilement exploitable (dans mes rèves)

    surtout qu'un bon orage ça en fait des coup de foudre

    1 tonne d'eau porté a 230°c et avec 30bar de préssion de vapeur (enfin si je lit bien la table de conversion (pas sur de moi)

    vous me corrigerez hein, si je raconte encore n'importe quoi

  28. #27
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par quetzal Voir le message
    1 Gj/ 377kj = 2500 kg d'eau porté a ebullition en 1 seconde (bonne mère)
    Dans le calcul de la quantité d'eau que l'on peut faire bouillir vous avez oublié la chaleur de vaporisation de l'eau.
    Pour donner une idée plus claire je vous donne les chiffres en unités anciennes (calories):
    pour augmenter la température d'un gramme d'eau de 1 °C il faut une calorie (d'était la définition de calorie). Pour faire passer un gramme d'eau à 100°C de l'état liquide à l'état de vapeur (toujours à 100°C) il faut lui fournir 595 calories.
    Donc pour faire bouillir 1 gramme d'eau originalement à 10°C il faut 685 calories (à la place de 90).
    Pour un mètre cube d'eau il faut donc 2,9 GJ.

    Je ne pense pas qu'il soit très intéressant de continuer à récupérer l'énergie de la foudre. Rappelez-vous de ce que j'ai posté: énergie moyenne reçue par km²: 50 watts.

    Au revoir.

  29. #28
    miawwrr

    Re : Energie des éclairs

    Dans le même genre, il serait probablement plus rentable de placer une turbine sur le museau des cyclones, non ?

    Poussez pas, j'ai déjà été avalé par la trombe...
    Douter de tout ne veux pas dire Ne croire en rien.

  30. #29
    obi76

    Re : Energie des éclairs

    ou alors, au lieu d'attendre que ça claque, récupérer les charges au fur et à mesure qu'elles s'accumulent.
    Par exemple en montagne pour les alpiniste, un orage a des effets annonciateurs, comme des coups de jus contre une paroi rocheuse etc.

  31. #30
    LPFR

    Re : Energie des éclairs

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    ou alors, au lieu d'attendre que ça claque, récupérer les charges au fur et à mesure qu'elles s'accumulent.
    Re.
    Voilà qui est une très bonne idée. Mais comment on s'y prend? Yaka?
    A+

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