Centrales électriques de foudre. Un dispositif pour stocker l'énergie électrique de la foudre. Brevet d'invention de la Fédération de Russie ru2332816

24.09.2019

Énergie de la foudre est un type d’énergie alternative censée « capter » l’énergie de la foudre et la diriger vers le réseau électrique. Une telle source est une ressource inépuisable qui est constamment restaurée. La foudre est un processus électrique complexe, divisé en plusieurs types : négatif et positif. Le premier type d'éclairs s'accumule dans la partie inférieure du nuage, l'autre, au contraire, s'accumule dans la partie supérieure. Afin de « capter » et de retenir l'énergie de la foudre, vous devez utiliser des condensateurs puissants et coûteux, ainsi qu'une variété de systèmes oscillatoires dotés de circuits du deuxième et du troisième type. Ceci est nécessaire pour coordonner et répartir uniformément la charge avec la résistance externe du générateur en fonctionnement.

Pour l’instant, l’énergie de la foudre est un projet inachevé et incomplet, bien qu’il soit assez prometteur. Une fonctionnalité intéressante est la possibilité de restaurer constamment les ressources. Ce qui est très important, c'est la quantité d'énergie provenant d'une décharge, qui contribue à la production d'une quantité suffisante d'énergie (environ 5 milliards de J d'énergie pure, ce qui équivaut à 145 litres d'essence).

Le processus de création d'une décharge de foudre

Le processus de création d’une décharge de foudre est très complexe et technique. Tout d’abord, une décharge principale, formée d’avalanches d’électrons, est envoyée du nuage vers le sol. Ces avalanches se combinent en décharges appelées « banderoles ». La décharge principale crée un canal ionisé chaud à travers lequel la décharge de foudre principale se déplace dans la direction opposée, qui jaillit de la surface de notre planète sous la poussée d'un fort champ électrique. De telles manipulations du système peuvent être répétées plusieurs fois de suite, même s'il peut nous sembler que quelques secondes seulement se sont écoulées. C'est pourquoi le processus de « capture » de la foudre, de conversion de son énergie en courant et de stockage ultérieur est si complexe.

Problèmes

L’énergie de la foudre présente les aspects et inconvénients suivants :

Manque de fiabilité de la source d'énergie.Étant donné qu'il est impossible de prédire à l'avance où et quand la foudre se produira, des problèmes de création et de réception d'énergie peuvent survenir. La variabilité d'un tel phénomène affecte considérablement la signification de l'idée dans son ensemble.
Faible durée de décharge. Une décharge de foudre se produit et agit en quelques secondes, il est donc très important de réagir rapidement et de « l'attraper ».
La nécessité d'utiliser des condensateurs et des systèmes oscillants. Sans l’utilisation de ces appareils et systèmes, il est impossible de recevoir et de convertir pleinement l’énergie des orages.
Problèmes secondaires avec les frais de « capture ». En raison de la faible densité des ions chargés, une résistance élevée à l'air est créée. Vous pouvez « capter » la foudre à l'aide d'une électrode ionisée, qui doit être élevée le plus possible au-dessus de la surface de la terre (elle peut « capter » l'énergie exclusivement sous forme de microcourants). Si vous placez l’électrode trop près des nuages électrisés, cela déclenchera la création d’éclairs. Une charge aussi courte mais puissante peut entraîner de nombreuses pannes de la centrale électrique.
Coût élevé de l'ensemble du système et de l'équipement. L'énergie des orages, de par sa structure spécifique et sa variabilité constante, implique l'utilisation d'équipements variés, très coûteux.
Conversion et distribution du courant. En raison de la variabilité de la puissance de charge, des problèmes de répartition peuvent survenir. La puissance moyenne de la foudre varie de 5 à 20 kA, mais il existe des éclairs avec une intensité de courant allant jusqu'à 200 kA. Toute charge doit être distribuée à une puissance inférieure à 220 V ou 50-60 Hz AC.

Expériences d'installation de centrales de foudre

Le 11 octobre 2006, la conception réussie d'un prototype de centrale électrique de foudre a été annoncée, capable de « capter » la foudre et de la convertir en énergie propre. Alternative Energy Holdings pourrait se vanter de telles réalisations. Le fabricant innovant a souligné qu'une telle installation pourrait résoudre plusieurs problèmes environnementaux, ainsi que réduire considérablement le coût de production d'énergie. L’entreprise assure qu’un tel système sera rentabilisé dans 4 à 7 ans et que les « fermes éclair » seront capables de produire et de vendre de l’électricité, ce qui diffère du coût des sources d’énergie traditionnelles (0,005 $ par kW/an).

En 2013, des employés de l'Université de Saungthampt ont simulé en laboratoire une charge de foudre artificielle dont les propriétés sont identiques à celles de la foudre naturelle. À l’aide d’un équipement simple, les scientifiques ont pu « capter » la charge et l’utiliser pour charger la batterie d’un téléphone portable.

Études d'activité de foudre, cartes de fréquence de foudre

Les spécialistes de la NASA qui travaillent avec le satellite Tropical Storm Measurement Mission ont mené des études sur l'activité orageuse dans différentes parties de notre planète en 2006. Plus tard, des données sur la fréquence d'origine de la foudre et la création d'une carte correspondante ont été rapportées. De telles études ont révélé que certaines régions subissent jusqu'à 70 éclairs (par kilomètre carré de superficie) tout au long de l'année.

Un orage est un processus atmosphérique électrostatique complexe accompagné d’éclairs et de tonnerre. L'énergie des orages est une énergie alternative prometteuse qui peut aider l'humanité à se débarrasser de la crise énergétique et à lui fournir des ressources constamment renouvelables. Malgré tous les avantages de ce type d’énergie, de nombreux aspects et facteurs ne permettent pas la production, l’utilisation et la conservation actives de l’électricité de cette origine.

Aujourd'hui, des scientifiques du monde entier étudient ce processus complexe et élaborent des plans et des projets pour éliminer les problèmes qui y sont liés. Peut-être qu’avec le temps, l’humanité sera capable d’apprivoiser l’énergie « obstinée » de la foudre et de la recycler dans un avenir proche.

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Sources d'énergie alternatives. Centrale électrique de foudre

INTRODUCTION

1.2 Problèmes de développement énergétique

2.1 DÉVELOPPEMENT DE SOURCES D’ÉNERGIE ALTERNATIVES

3. CENTRALE ÉLECTRIQUE AVEC FOUDRE

3.1 Centrale de foudre

INTRODUCTION

De nombreuses années de recherche ont montré que les réserves de nombreux types de sources d'énergie organiques ne sont pas infinies. Ils s'épuisent chaque année en grande quantité en fonction de leur consommation. Ces découvertes ont suscité de nombreuses questions dans la recherche de nouvelles sources d’énergie. Pendant ce temps, toutes les sources d’énergie étaient divisées en deux catégories principales. Toutes les réserves de combustible existantes pour la production d'énergie sont divisées en deux types principaux :

Renouvelable;

Non renouvelable.

À cet égard, la recherche de nouveaux gisements et de nouveaux types de combustibles joue actuellement un rôle de premier plan dans l'approvisionnement en énergie du monde entier et des installations vitales individuelles. Cependant, les nouveaux gisements s'épuisent également et les sources d'énergie alternatives telles que l'énergie éolienne et solaire ne sont exploitées que dans des conditions favorables et nécessitent des coûts considérables en termes d'équipement et d'exploitation. Cela est dû à leur plus grande instabilité et aux changements des indicateurs de performance pendant le fonctionnement.

L’énorme avantage des énergies alternatives est la « pureté » de l’énergie reçue et produite. Après tout, il est extrait de sources naturelles : les vagues, les marées, l’épaisseur de la Terre. Tous les phénomènes et processus naturels sont saturés d’énergie. La tâche de l’humanité est de l’éliminer et de la transformer en électricité. La question de savoir ce qui arrivera à la Terre lorsque l’énergie sera pompée en térawatts ne dérange pas encore les esprits. Nous pouvons donc dire que la tâche est claire. Reste à développer ces industries.

1. SOURCES D'ÉNERGIE CLASSIQUES

L’extraction des ressources de la Terre touche à sa fin. Après tout, presque toutes les sources de combustibles organiques se reproduisent très lentement, voire pas du tout. Dans le même temps, l’humanité est habituée à prendre uniquement les ressources dépensées, mais pas à les reconstituer. Par conséquent, la question de l'épuisement énergétique de la Terre n'a pas particulièrement préoccupé le monde, à l'exception du public et de diverses organisations vertes, qui ne serrent les doigts que s'ils jettent un morceau de papier dans la rue ou n'éteignent pas un incendie. Par conséquent, jusqu’à présent, les sociétés énergétiques résolvent le problème uniquement en recherchant de nouveaux gisements. Or, on le sait, les gisements nouvellement développés ne changent rien, ou plutôt aggravent encore davantage la situation environnementale.

On peut dire que la recherche de nouvelles sources se déroule à un rythme mesuré : des éléments énergétiques sont cultivés, de nouvelles ressources sont extraites pour la production d'énergie. Après tout, ils dureront également relativement peu de temps.

L'énergie vient en premier dans l'utilisation et la transformation de l'énergie. Le potentiel économique des États et le bien-être des populations en dépendent de manière décisive. C’est également l’impact le plus fort sur l’environnement, l’épuisement des ressources de la planète et l’économie des États. Il est évident que le rythme de la consommation d’énergie ne s’arrêtera pas à l’avenir et qu’il augmentera même. En conséquence, les questions suivantes se posent :

Quel impact les principaux types d'énergie moderne (thermique, hydraulique, nucléaire) ont-ils sur la biosphère et ses éléments individuels et comment la proportion de ces types dans le bilan énergétique changera-t-elle à court et à long terme ?

Est-il possible de réduire l'impact négatif sur l'environnement des méthodes modernes (traditionnelles) d'obtention et d'utilisation de l'énergie ;

Quelles sont les possibilités de production d'énergie à partir de ressources alternatives (non traditionnelles), telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne, les eaux thermales et d'autres sources inépuisables et respectueuses de l'environnement.

Cet ensemble de questions couvre toutes les sphères de l’activité humaine. On peut dire qu'à l'heure actuelle, la tâche de la question économique et environnementale est définie. Il est temps d’agir.

1.1 Types de sources d'énergie classiques

Tous les types de combustibles énergétiques existants dans la nature sont divisés en solides, liquides et gazeux. Dans les appareils de chauffage, l'effet thermique du courant électrique est également utilisé pour chauffer le liquide de refroidissement. Certains groupes de combustibles sont à leur tour divisés en deux sous-groupes, dont l'un est le combustible tel qu'il est extrait, et ce combustible est dit naturel ; le deuxième sous-groupe est celui des combustibles obtenus par transformation ou enrichissement de combustibles naturels ; c'est ce qu'on appelle du carburant artificiel.

Les combustibles solides comprennent :

a) combustible solide naturel - bois de chauffage, charbon, anthracite, tourbe ;

b) combustible solide artificiel - charbon de bois, coke et combustible pulvérisé, obtenu par broyage du charbon.

Les combustibles liquides comprennent :

a) combustible liquide naturel - fioul ;

b) carburant liquide artificiel - essence, kérosène, carburant diesel (carburant diesel), fioul, goudron.

Les combustibles gazeux comprennent :

a) combustible gazeux naturel - gaz naturel ;

b) combustible gazeux artificiel - gaz générateur obtenu à partir de la gazéification de divers types de combustibles solides (tourbe, bois de chauffage, charbon, etc.), de coke, de haut fourneau, d'éclairage, de gaz associés et autres.

Tous les types de carburants naturels organiques sont constitués des mêmes éléments chimiques. La différence entre les types de carburant réside dans le fait que ces éléments chimiques sont contenus dans le carburant en quantités différentes.

Les éléments qui composent le carburant sont divisés en deux groupes.

Groupe 1 : ce sont les éléments qui se brûlent ou entretiennent la combustion. Ces éléments combustibles comprennent le carbone, l'hydrogène et l'oxygène.

Groupe 2 : ce sont ces éléments qui ne se brûlent pas eux-mêmes et ne contribuent pas à la combustion, mais qui font partie du carburant ; ceux-ci incluent l’azote et l’eau.

Le soufre occupe une place particulière parmi ces éléments. Le soufre est une substance inflammable et, lorsqu'il est brûlé, dégage une certaine quantité de chaleur, mais sa présence dans le carburant est indésirable, car lorsque le soufre brûle, du dioxyde de soufre est libéré, qui passe dans le métal chauffé et détériore ses propriétés mécaniques.

La quantité d'énergie thermique qu'un carburant libère lorsqu'il est brûlé se mesure en calories. Chaque combustible produit une quantité différente de chaleur lorsqu’il est brûlé. La quantité de chaleur (calories) dégagée lors de la combustion complète de 1 kg de combustible solide ou liquide ou lors de la combustion de 1 m3 de combustible gazeux est appelée pouvoir calorifique du combustible ou pouvoir calorifique du combustible. Le pouvoir calorifique de divers types de carburant a de larges limites. Par exemple, le pouvoir calorifique du fioul est d'environ 10 000 kcal/kg, celui du charbon de 3 000 à 7 000 kcal/kg. Plus le pouvoir calorifique du carburant est élevé, plus le carburant est précieux, car il en faudra moins pour produire la même quantité de chaleur. Pour comparer la valeur thermique du carburant ou pour calculer la consommation d'un carburant particulier, une unité de mesure commune ou une norme de carburant est utilisée. Le combustible utilisé dans cette unité est le charbon de Moscou, qui a un pouvoir calorifique de 7 000 kcal/kg. Cette unité est appelée carburant standard. Pour effectuer des calculs et comparer la consommation de carburant de différents pouvoirs calorifiques, il est nécessaire de connaître le pouvoir calorifique du carburant. Par exemple, lors de la conception, lorsqu'il est nécessaire de comparer la consommation de charbon avec la consommation de fioul et la faisabilité de construire une chaufferie au charbon ou au fioul, il est nécessaire de prendre en compte un facteur de correction du pouvoir calorifique du combustible.

L’immense variété des ressources de la planète est évidente, mais l’image du monde ne change pas beaucoup.

1.3 Problèmes de développement énergétique

Le développement de la société industrielle repose sur le niveau sans cesse croissant de production et de consommation de divers types d'énergie.

Comme on le sait, la base de la production d'énergie thermique et électrique est, comme mentionné ci-dessus, le processus de combustion de ressources énergétiques fossiles - charbon, pétrole ou gaz, et dans l'énergie nucléaire - la fission des noyaux d'atomes d'uranium et de plutonium pendant l'absorption des neutrons.

L'extraction, le traitement et la consommation de ressources énergétiques, de métaux, d'eau et d'air augmentent avec les grandes demandes de l'humanité, alors que leurs réserves diminuent rapidement. Le problème des ressources organiques non renouvelables de la planète est particulièrement aigu.

Il n’est pas difficile de deviner que les ressources fossiles organiques, même avec un ralentissement probable de la croissance de la consommation d’énergie, seront largement consommées dans un avenir très proche.

Notons également que lors de la combustion de charbons fossiles et de pétrole, qui ont une teneur en soufre d'environ 2,5%, jusqu'à 400 millions de tonnes de dioxyde de soufre et d'oxydes d'azote sont produites chaque année, ce qui équivaut à 70 kg de substances nocives pour chaque habitant de la région. Terre par an.

Ainsi, même la réduction de la consommation et l’économie des ressources minérales ne permettront pas d’éviter une catastrophe énergétique. Si la planète ne devient pas inhabitable dans un avenir proche, les besoins critiques en ressources énergétiques seront alors satisfaits.

La solution reste dans la recherche et la mise en œuvre de sources d’énergie infinies ou renouvelables. La lutte contre le gaspillage et les émissions de tonnes de substances nocives et mortelles et de métaux lourds dans l'atmosphère revêt une grande importance.

Comme on le sait déjà, la combustion de combustibles fossiles est nocive pour l’environnement. Actuellement, des systèmes et des dispositifs de purification des émissions de produits de combustion dans l'atmosphère sont en cours de développement. Parmi les appareils figurent les suivants :

Filtres sur buses Venturi ;

Filtres à labyrinthe métalliques;

Filtres volumétriques en fibres synthétiques en matériaux non tissés.

Les méthodes de nettoyage existantes sont les suivantes :

Méthode d'adsorption.

Méthode de postcombustion thermique.

Méthode thermocatalytique.

Naturellement, ces fonds coûtent cher. De plus, la maintenance du système nécessite un personnel hautement qualifié.

2. SOURCES D'ÉNERGIE ALTERNATIVES

Les sources d'énergie alternatives (AES) constituent actuellement la solution la plus significative en matière de production d'électricité à partir de combustibles fossiles. L'énergie alternative est basée sur la transformation de composants initialement respectueux de l'environnement, ce qui réduit considérablement les méfaits de la production d'énergie. Il s’agit notamment de l’énergie :

Flux et reflux;

Vagues;

Chaleur interne de la planète, etc.

Les principales raisons indiquant l’importance d’une transition rapide vers des sources d’énergie alternatives :

Global-écologique : aujourd’hui, l’impact néfaste des technologies traditionnelles de production d’énergie (y compris nucléaire et thermonucléaire) sur l’environnement est bien connu et prouvé ; leur utilisation conduit inévitablement à un changement climatique catastrophique dès les premières décennies du XXIe siècle.

Économique : la transition vers des technologies alternatives dans le secteur énergétique préservera les ressources en combustibles du pays pour la transformation dans l'industrie chimique et autres. En outre, le coût de l'énergie produite par de nombreuses sources alternatives est déjà inférieur au coût de l'énergie provenant de sources traditionnelles, et la période d'amortissement pour la construction de centrales électriques alternatives est beaucoup plus courte. Les prix des énergies alternatives diminuent, tandis que les prix de l’énergie traditionnelle augmentent constamment ;

Social : la taille et la densité de la population ne cessent de croître. Dans le même temps, il est difficile de trouver des zones de construction de centrales nucléaires et de centrales électriques de district où la production d'énergie serait rentable et sans danger pour l'environnement. Les faits concernant l'augmentation du cancer et d'autres maladies graves dans les zones où se trouvent les centrales nucléaires, les grandes centrales électriques de district et les entreprises du complexe énergétique et énergétique sont bien connus ; les dégâts causés par les centrales hydroélectriques géantes des plaines sont bien connus. on le sait, tout cela accroît les tensions sociales.

Malgré cela, la transition vers AES se déroule sans problème. De nombreuses sources d'énergie sont installées dans une zone spécifique et leur efficacité dépend de conditions, de temps et de données favorables. Un nouveau produit coûte toujours beaucoup plus cher qu’un produit établi. Par conséquent, l’installation et l’exploitation sont assez coûteuses. Cependant, partout dans le monde, il est déjà assez courant de trouver des éoliennes ou des panneaux solaires sur le toit d'un immeuble résidentiel, c'est-à-dire que les AES ont atteint une application massive, ce qui signifie que la construction réduira bientôt considérablement les tarifs. N’oubliez pas les méga-entreprises et les petites entreprises qui extraient des minéraux : pétrole, gaz, charbon, et il est peu probable qu’elles arrêtent de les extraire pour sauver l’écologie de la planète. Ainsi, pour rassurer le public, différents types de systèmes de nettoyage et de filtrage sont achetés pour la production « sale ». Mais il ne s’agit pour l’essentiel que de quelques entreprises et d’articles parus dans les journaux et sur Internet.

2.1 Développement de sources d'énergie alternatives

Le principal avantage de l’AES est la production d’énergie inoffensive. Cela signifie que la transition vers des sources d’énergie renouvelables peut changer la situation énergétique et environnementale dans le monde. L'énergie obtenue à l'aide de sources d'énergie renouvelables est gratuite.

Les inconvénients les plus évidents de la lente adoption de cette catégorie de production d’énergie sont : un financement insuffisant et des perturbations opérationnelles. Cela est dû au fait que leur mise en œuvre et leur production restent un processus très coûteux. La nouveauté et le manque de sensibilisation de nombreuses organisations sont également significatifs. De nombreux fabricants préfèrent les centrales électriques qui sont nocives et dangereuses pour la santé et l'environnement en raison de leur fiabilité et de leur capacité à fonctionner pleinement, plutôt que des systèmes de production d'énergie coûteux et « capricieux » basés sur des sources renouvelables.

Les pannes de courant constituent un inconvénient majeur. Par exemple, la production d’énergie solaire n’est possible que pendant la journée. Par conséquent, le plus souvent, à côté des sources d'énergie alternatives, les mêmes industries nocives sont installées pour compenser les ressources énergétiques. Dans ce cas, l’énergie excédentaire acquise est stockée dans des batteries.

Les AES sont à un stade important de développement et de mise en œuvre. De nombreux pays y ont déjà opté et produisent d’énormes quantités d’énergie. De nombreux États, en raison de leur situation territoriale, utilisent activement l'AES.

La capacité totale installée d'éoliennes en Chine en 2014 était de 114 763 MW. Qu’est-ce qui a poussé le gouvernement à développer si activement l’énergie éolienne ? La Chine est le leader des émissions de CO2 et prévoit d'utiliser principalement l'énergie géothermique, éolienne et solaire. Selon le plan de l'État, d'ici 2020, d'énormes centrales éoliennes d'une puissance totale de 120 gigawatts seront construites dans 7 régions du pays.

Les énergies alternatives sont activement développées aux États-Unis. Par exemple, la capacité totale des éoliennes américaines aux États-Unis en 2014 était de 65 879 MW. Les États-Unis sont un leader mondial dans le développement de l'énergie géothermique, une direction qui utilise la différence de température entre le noyau terrestre et sa croûte pour produire de l'énergie. Une méthode d'utilisation des ressources géothermiques chaudes est l'EGS (systèmes géothermiques avancés), dans lequel le ministère américain de l'Énergie investit. Ils sont également soutenus par des centres de recherche et des sociétés de capital-risque (en particulier Google), mais jusqu'à présent, les UGS restent commercialement non compétitives.

Vous pouvez également mettre en évidence des pays sur la base de l’énorme influence de l’AES, comme l’Allemagne, le Japon, l’Inde et d’autres.

3. CENTRALE ÉLECTRIQUE AVEC FOUDRE

L'une des premières entreprises à utiliser l'énergie des nuages d'orage a été la société américaine Alternative Energy Holdings. Elle a proposé un moyen d'utiliser l'énergie gratuite en la collectant et en la recyclant, issue des décharges électriques des nuages d'orage. L'installation expérimentale a été lancée en 2007 et s'appelait le « collecteur de foudre ». Les développements et les recherches sur les phénomènes orageux contiennent d'énormes accumulations d'énergie, qu'une entreprise américaine a proposé d'utiliser comme source d'électricité.

3.1 Centrale de foudre

Une centrale électrique de foudre est essentiellement une centrale électrique classique qui convertit l’énergie de la foudre en électricité. À l'heure actuelle, l'énergie de la foudre fait l'objet de recherches actives et, peut-être, dans un avenir proche, des centrales électriques à foudre apparaîtront en grande quantité, aux côtés d'autres centrales électriques basées sur l'énergie propre.

3.1.1 La foudre comme source d'onde de foudre

Les orages sont des décharges électriques qui s’accumulent en grande quantité dans les nuages. En raison des courants d'air dans les nuages d'orage, les charges positives et négatives s'accumulent et se séparent, bien que des questions sur ce sujet soient encore en cours de recherche.

L'une des hypothèses courantes sur la formation de charges électriques dans les nuages est due au fait que ce processus physique se produit dans un champ électrique constant de la Terre, découvert par M.V. Lomonossov lors d'expériences.

Riz. 3.1. Diagramme visuel du développement des orages

Notre planète a toujours une charge négative et l’intensité du champ électrique près de la surface terrestre est d’environ 100 V/m. Elle est déterminée par les charges de la Terre et dépend peu de la période de l’année et du jour et est presque la même pour n’importe quel point de la surface de la Terre. L'air entourant la Terre possède des charges libres qui se déplacent dans la direction du champ électrique terrestre. Chaque centimètre cube d'air près de la surface terrestre contient environ 600 paires de particules chargées positivement et négativement. Avec l'éloignement de la surface terrestre, la densité des particules chargées dans l'air augmente. La conductivité de l'air près de la terre est faible, mais à une distance de 80 km de la surface de la terre, elle augmente 3 milliards de fois et atteint la conductivité de l'eau douce.

Ainsi, la Terre avec l'atmosphère environnante, en termes de propriétés électriques, peut être représentée comme un condensateur sphérique de dimensions colossales, dont les plaques sont la Terre et une couche d'air conductrice située à une distance de 80 km de la surface de la Terre. . La couche isolante entre ces plaques est une couche d’air peu conductrice d’électricité de 80 km d’épaisseur. Entre les plaques d'un tel condensateur, la tension est d'environ 200 kV et le courant passant sous l'influence de cette tension est de 1,4 kA. La puissance du condensateur est d'environ 300 MW. Dans le champ électrique de ce condensateur, des nuages d'orage se forment et des phénomènes orageux se produisent entre 1 et 8 km de la surface de la Terre.

La foudre, en tant que porteur de charges électriques, est la source la plus proche de l’électricité par rapport aux autres AES. La charge qui s'accumule dans les nuages a un potentiel de plusieurs millions de volts par rapport à la surface terrestre. La direction du courant de foudre peut être soit du sol vers le nuage, avec une charge nuageuse négative (dans 90 % des cas), soit du nuage vers le sol (dans 10 % des cas). La durée d'une décharge de foudre est en moyenne de 0,2 s, rarement jusqu'à 1...1,5 s, la durée du front montant de l'impulsion est de 3 à 20 μs, le courant est de plusieurs milliers d'ampères, jusqu'à 100 kA, la température dans le canal atteint 20 000 °C, un puissant champ magnétique et des ondes radio apparaissent. La foudre peut également se former lors de tempêtes de poussière, de blizzards et d'éruptions volcaniques.

centrale électrique à énergie alternative

3.1.2 Principe de fonctionnement d'une centrale de foudre

Basé sur le même processus que les autres centrales électriques : convertir l’énergie de la source en électricité. Essentiellement, la foudre contient la même électricité, c’est-à-dire que rien n’a besoin d’être converti. Cependant, les paramètres ci-dessus d'une décharge de foudre « standard » sont si importants que si cette électricité pénètre dans le réseau, alors tous les équipements grilleront tout simplement en quelques secondes. Par conséquent, de puissants condensateurs, transformateurs et divers types de convertisseurs sont introduits dans le système, ajustant cette énergie aux conditions d'utilisation requises dans les réseaux et équipements électriques.

3.1.3 Avantages et inconvénients d'une centrale électrique par foudre

Avantages des centrales électriques à foudre :

Le supercondensateur terre-ionosphérique est constamment rechargé à l'aide de sources d'énergie renouvelables - le soleil et les éléments radioactifs de la croûte terrestre.

La centrale électrique ne rejette aucun polluant dans l’environnement.

L'équipement des paratonnerres n'est pas frappant. Les ballons sont trop hauts pour être vus à l'œil nu. Pour ce faire, vous aurez besoin d'un télescope ou de jumelles.

La centrale électrique de foudre est capable de générer de l’énergie en continu si les boules sont maintenues en l’air.

Inconvénients des centrales électriques à foudre :

L’électricité de la foudre, comme l’énergie solaire ou éolienne, est difficile à stocker.

La haute tension dans les systèmes des centrales électriques par foudre peut être dangereuse pour le personnel d'exploitation.

La quantité totale d’électricité pouvant être obtenue à partir de l’atmosphère est limitée.

Au mieux, l’énergie de la foudre ne peut servir que de complément mineur aux autres sources d’énergie.

Ainsi, l’énergie de la foudre est actuellement peu fiable et vulnérable. Cependant, cela ne réduit pas son importance en faveur du passage à AES. Certaines zones de la planète sont saturées de conditions favorables, ce qui peut considérablement approfondir l'étude des phénomènes orageux et en tirer l'électricité nécessaire.

3.2 Calcul de la centrale de foudre

Le calcul d'une centrale électrique par foudre vise principalement à déterminer la puissance de sortie. Après tout, la tâche de toute centrale électrique est de maximiser l'efficacité énergétique afin de récupérer les coûts d'exploitation et d'installation, ainsi que la production d'électricité. Plus la quantité d'énergie produite est élevée, plus elle générera de revenus et plus le nombre d'objets qu'elle desservira sera important. Étant donné que la base de l'énergie entrante d'une centrale électrique de foudre est une décharge de foudre, alors, en raison de la similitude de sa composition avec l'énergie électrique de sortie, le calcul de la puissance de la centrale électrique est presque équivalent à la puissance d'un éclair. charge, à l’exception des pertes internes.

La puissance de sortie d'une centrale électrique est influencée par des paramètres tels que l'emplacement d'installation, l'efficacité des équipements.

La forme des impulsions de courant de foudre i(t) est décrite par l'expression :

où I est le courant maximum ; k - facteur de correction ; t - temps ; - constante de temps de front ; - constante de temps de décroissance.

Les paramètres inclus dans cette formule sont donnés dans le tableau. 3.1. Ils correspondent aux décharges de foudre les plus puissantes, qui sont rares (moins de 5 % des cas). Des courants de 200 kA se produisent dans 0,7...1 % des cas, 20 kA - dans 50 % des cas.

Tableau 3.1. Paramètres de la formule (3.1).

Paramètre

Pour le premier cas, le résultat de la forme de l’impulsion sera le suivant :

Ainsi, la forme de l’éclair est la suivante :

Riz. 3.2. Graphique de forme d'impulsion actuelle

Avec tout cela, la différence maximale de potentiel de foudre atteint 50 millions de volts, avec un courant allant jusqu'à 100 000 ampères. Pour calculer l'énergie de la foudre, prenons des chiffres plus proches de la moyenne de la plupart des éclairs, à savoir : une tension de 25 millions de volts et un courant de 10 000 ampères.

Lors d’une décharge de foudre, le potentiel électrique diminue jusqu’à zéro. Par conséquent, afin de déterminer correctement la puissance moyenne d'une décharge de foudre, la moitié de la tension initiale doit être prise en compte dans les calculs.

Nous avons maintenant la puissance de décharge électrique suivante :

où P est la puissance de décharge de foudre, U est la tension ; I - force actuelle.

Autrement dit, d’après (3.2) nous obtenons :

Cela signifie que la puissance d’une décharge de foudre est de 125 millions de kilowatts. En tenant compte du temps de quelques millièmes de seconde, déterminez la quantité totale d'énergie de foudre :

Wh=34,722 kWh,

où t1 est le nombre de secondes dans une heure ; t2 est la durée de la décharge de foudre.

Prenons le prix moyen de l'énergie électrique à 4 roubles pour 1 kWh. Le coût de toute l'énergie de la foudre sera alors de 138,88 roubles.

En réalité, seule une petite partie de l'énergie peut être obtenue et utilisée selon ces calculs, par exemple pour chauffer l'eau. La majeure partie de l'énergie de la foudre est dépensée lors d'une décharge d'étincelle pour chauffer l'atmosphère, et même en théorie, les consommateurs peuvent utiliser une plus petite partie de l'énergie de la foudre.

Au cours du travail sur le projet de cours, des conclusions ont été tirées sur l’épuisement des ressources de la planète et la pollution de l’atmosphère et de la surface de la Terre lors de leur traitement et de leur extraction. En outre, les principaux types de remplacement des productions nocives par des productions plus douces en générant de l'énergie à partir de sources naturelles propres telles que l'eau, les marées, le soleil, etc. sont pris en compte.

Le projet de cours examine la possibilité d'utiliser l'énergie des décharges de foudre pour les convertir en électricité. Des calculs ont été effectués sur la quantité et le coût des décharges de foudre. Ces calculs sont cependant relatifs. Après tout, l’énergie de la foudre est dépensée pour les processus atmosphériques et seule une petite partie atteint la centrale électrique.

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travail de cours, ajouté le 07/03/2016

Caractéristiques des sources d'énergie non renouvelables et problèmes de leur utilisation. Transition des sources d'énergie traditionnelles vers des sources alternatives. Le pétrole et le gaz et leur rôle dans l'économie de tout État. Raffinage chimique du pétrole. Production pétrolière en Ukraine.

résumé, ajouté le 27/11/2011

Problèmes de développement et d'existence de l'énergie. Types de sources d'énergie alternatives et leur développement. Sources et méthodes d'utilisation de l'énergie géothermique. Le principe de fonctionnement d'une centrale géothermique. Schéma général de GeoPP et de ses composants.

travail de cours, ajouté le 06/05/2016

Sources d'énergie existantes. Types de centrales électriques. Problèmes de développement et d'existence de l'énergie. Examen des sources d'énergie alternatives. Conception et principe de fonctionnement des centrales marémotrices. Calcul énergétique. Détermination de l'efficacité.

travail de cours, ajouté le 23/04/2016

L'énergie éolienne, l'énergie solaire et l'énergie solaire comme sources d'énergie alternatives. Le pétrole, le charbon et le gaz comme principales sources d'énergie. Cycle de vie du biocarburant, son impact sur l'état du milieu naturel. Histoire alternative de l’île Samsoe.

présentation, ajouté le 15/09/2013

Revue du développement de l'énergie moderne et de ses problèmes. Caractéristiques générales des sources d'énergie alternatives, possibilités de leur utilisation, avantages et inconvénients. Développements actuellement utilisés pour la production d’énergie non traditionnelle.

résumé, ajouté le 29/03/2011

Géographie des ressources naturelles du monde. La consommation d'énergie est une question de durabilité. Statistiques mondiales de consommation d'énergie. Types de sources d'énergie non traditionnelles (alternatives) et leurs caractéristiques. Stockage du combustible nucléaire usé.

présentation, ajouté le 28/11/2012

Classification des sources d'énergie alternatives. Possibilités d'utiliser des sources d'énergie alternatives en Russie. Énergie éolienne (énergie éolienne). Petite hydraulique, énergie solaire. Utilisation de l'énergie de la biomasse à des fins énergétiques.

travail de cours, ajouté le 30/07/2012

Types de sources d'énergie renouvelables non traditionnelles, technologies pour leur développement. Sources d'énergie renouvelables en Russie jusqu'en 2010. Le rôle des sources d'énergie non traditionnelles et renouvelables dans la réforme du complexe électrique de la région de Sverdlovsk.

résumé, ajouté le 27/02/2010

Production d'électricité à partir de l'énergie éolienne, historique de son utilisation. Centrales éoliennes et leurs principaux types. Utilisation industrielle et privée des centrales éoliennes, leurs avantages et inconvénients. Utilisation d'éoliennes en Ukraine.

Un orage est une décharge d’électricité atmosphérique sous forme d’éclair accompagnée de tonnerre.

Un orage est l’un des phénomènes les plus majestueux de l’atmosphère. Il fait une impression particulièrement forte lorsqu’il passe, comme on dit, « juste au-dessus de votre tête ». Le coup de tonnerre suit la frappe simultanément avec des éclairs dans des vents violents et de fortes pluies.

Le tonnerre est une sorte d'explosion d'air lorsque, sous l'influence de la température élevée de la foudre (environ 20 000°), il se dilate instantanément puis se contracte sous l'effet du refroidissement.

La foudre linéaire est une énorme étincelle électrique longue de plusieurs kilomètres. Son apparition s'accompagne d'un fracas assourdissant (tonnerre).

Les scientifiques observent depuis longtemps attentivement et tentent d’étudier la foudre. Sa nature électrique a été découverte par le physicien américain V. Franklin et le naturaliste russe M.V. Lomonossov.

Lorsqu'un nuage puissant avec de grosses gouttes de pluie se forme, des courants d'air ascendants forts et inégaux commencent à écraser les gouttes de pluie dans sa partie inférieure. Les particules externes séparées des gouttelettes portent une charge négative et le noyau restant s'avère être chargé positivement. Les petites gouttes sont facilement transportées vers le haut par le flux d'air et chargent les couches supérieures du nuage d'électricité négative ; les grosses gouttes s'accumulent au bas du nuage et se chargent positivement. La force d’une décharge de foudre dépend de la force du flux d’air. C'est le schéma pour électrifier un cloud. En réalité, ce processus est beaucoup plus compliqué.

Les coups de foudre provoquent souvent des incendies, détruisent des bâtiments, endommagent les lignes électriques et perturbent la circulation des trains électriques. Pour lutter contre les effets néfastes de la foudre, il est nécessaire de « l’attraper » et de l’étudier attentivement en laboratoire. Ce n'est pas facile à faire : après tout, la foudre pénètre dans l'isolation la plus solide et les expériences avec celle-ci sont dangereuses. Et pourtant, les scientifiques s’acquittent brillamment de cette tâche. Pour capter la foudre, dans les laboratoires d'orages de montagne, ils installent une antenne jusqu'à 1 km de long entre les corniches des montagnes ou entre la montagne et les mâts du laboratoire. La foudre frappe ces antennes.

Après avoir frappé le pantographe, la foudre se déplace le long d'un câble jusqu'au laboratoire, traverse des appareils d'enregistrement automatique et pénètre immédiatement dans le sol. Les machines obligent la foudre à « signer » sur le papier. Cela permet de mesurer la tension et le courant de la foudre, la durée d'une décharge électrique et bien plus encore.

Il s'est avéré que la foudre a une tension de 100 millions de volts ou plus et que le courant atteint 200 000 ampères. A titre de comparaison, soulignons que les lignes de transport d’énergie électrique utilisent des tensions de dizaines et de centaines de milliers de volts, et que l’intensité du courant est exprimée en centaines et en milliers d’ampères. Mais dans un éclair, la quantité d'électricité est faible, puisque sa durée est généralement calculée en petites fractions de seconde. Un éclair suffirait à alimenter une seule ampoule de 100 watts pendant 24 heures.

Cependant, l’utilisation de « capteurs » oblige les scientifiques à attendre les éclairs, et ils ne sont pas si fréquents. Pour la recherche, il est bien plus pratique de créer des éclairs artificiels dans les laboratoires. Grâce à un équipement spécial, les scientifiques ont réussi à obtenir une tension électrique allant jusqu'à 5 millions de volts pendant une courte période. La décharge électrique a produit des étincelles pouvant atteindre 15 mètres de long et s'est accompagnée d'un fracas assourdissant.

La photographie aide à étudier la foudre. Pour ce faire, par une nuit sombre, pointez l'objectif de l'appareil photo vers un nuage d'orage et laissez l'appareil photo ouvert pendant un moment. Après l’éclair, l’objectif de l’appareil photo est fermé et la photo est prête. Mais une telle photographie ne donne pas une image du développement de certaines parties de la foudre, c'est pourquoi des caméras rotatives spéciales sont utilisées. Il est nécessaire que le mécanisme de l'appareil tourne assez rapidement lors de la prise de vue (1 000-1 500 tr/min), puis des parties individuelles de l'éclair apparaîtront sur l'image. Ils montreront dans quelle direction et à quelle vitesse la décharge s'est développée.

Il existe plusieurs types de foudre

Les éclairs plats ressemblent à un éclair électrique à la surface des nuages.

La foudre linéaire est une étincelle électrique géante, très tortueuse et comportant de nombreuses branches. La longueur d'un tel éclair est de 2 à 3 km, mais elle peut atteindre 10 km ou plus. La foudre linéaire est très puissante. Il fend de grands arbres, infecte parfois des personnes et, lorsqu'il heurte des bâtiments en bois, il provoque souvent des incendies.

Éclair imprécis - éclairs en pointillés brillants sur fond de nuages. Il s'agit d'une forme d'éclair très rare.

La foudre en forme de fusée se développe très lentement, sa décharge dure 1 à 1,5 seconde.

La forme d’éclair la plus rare est la foudre en boule. C'est une masse lumineuse ronde. Dans une pièce fermée, des éclairs en boule de la taille d'un poing et même d'une tête ont été observés, et dans une atmosphère libre d'un diamètre allant jusqu'à 20 m. Habituellement, les éclairs en boule disparaissent sans laisser de trace, mais parfois ils explosent avec un terrible fracas. Lorsque la foudre en boule apparaît, un sifflement ou un bourdonnement se fait entendre, il semble bouillir, dispersant des étincelles ; Après sa disparition, une brume reste souvent dans l'air. La durée d'un éclair en boule varie d'une seconde à plusieurs minutes. Son mouvement est associé aux courants d'air, mais dans certains cas, il se déplace indépendamment. La foudre en boule se produit lors d’orages violents.

La foudre en boule se produit sous l'influence d'une décharge de foudre linéaire, lorsque l'ionisation et la dissociation du volume d'air ordinaire se produisent dans l'air. Ces deux processus s’accompagnent de l’absorption d’énormes quantités d’énergie. La foudre en boule, par essence, n'a pas le droit d'être appelée foudre : après tout, il s'agit simplement d'air chaud chargé d'énergie électrique. Un tas d’air chargé cède progressivement son énergie aux électrons libres des couches d’air environnantes. Si la balle abandonne son énergie pour briller, alors elle disparaît tout simplement : elle redevient de l'air ordinaire. Lorsque, sur son chemin, la balle rencontre des substances agissant comme des agents pathogènes, elle explose. Ces agents pathogènes peuvent être des oxydes d’azote et de carbone sous forme de fumées, poussières, suies, etc.

La température de la foudre en boule est d’environ 5 000°. On calcule également que l'énergie de l'explosion de la foudre en boule est 50 à 60 fois supérieure à l'énergie de l'explosion de la poudre à canon sans fumée.

Lors d'orages violents, les éclairs sont nombreux. Ainsi, lors d'un orage, un observateur a compté 1 000 éclairs en 15 minutes. Au cours d'un orage en Afrique, 7 000 éclairs ont été enregistrés en une heure.

Pour protéger les bâtiments et autres structures de la foudre, un paratonnerre ou, comme on l'appelle maintenant correctement, un paratonnerre, est utilisé. Il s'agit d'une tige métallique reliée à un fil solidement mis à la terre.

Pour vous protéger de la foudre, ne vous placez pas sous les grands arbres, surtout s'ils sont isolés, car la foudre les frappe souvent. Le chêne est très dangereux à cet égard, car ses racines s'enfoncent profondément dans le sol. Il ne faut jamais se réfugier dans les meules de foin et les gerbes. En champ ouvert, notamment dans les endroits élevés, lors d'un fort orage, une personne qui marche court un grand risque d'être frappée par la foudre. Dans de tels cas, il est recommandé de s’asseoir par terre et d’attendre la fin de l’orage.

Avant le début d'un orage, il est nécessaire d'éliminer les courants d'air dans la pièce et de fermer toutes les cheminées. Dans les zones rurales, vous ne devez pas parler au téléphone, surtout lors d'orages violents. Habituellement, nos centraux téléphoniques ruraux cessent de se connecter à ce moment-là. Les antennes radio doivent toujours être mises à la terre pendant les orages.

Si un accident survient - quelqu'un est choqué par la foudre, il est nécessaire de prodiguer immédiatement les premiers soins à la victime (respiration artificielle, perfusions spéciales, etc.). Dans certains endroits, il existe une superstition néfaste selon laquelle une personne frappée par la foudre peut être secourue en enterrant son corps dans le sol. Cela ne devrait jamais être fait : une personne blessée par la foudre a particulièrement besoin d'un flux d'air accru vers son corps.

Simplement sur le complexe – Sources d’énergie – Orages (Foudre)

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Les orages et les éclairs comme sources d'énergie - fondamentaux, opportunités, perspectives, développement.
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Énergie alternative- un ensemble de méthodes prometteuses d'obtention, de transport et d'utilisation de l'énergie, moins répandues que les méthodes traditionnelles, mais intéressantes en raison de la rentabilité de leur utilisation avec, en règle générale, un faible risque d'atteinte à l'environnement.

Énergie solaire

Tous les types d’installations solaires utilisent le rayonnement solaire comme source d’énergie alternative. Le rayonnement solaire peut être utilisé aussi bien pour les besoins d’approvisionnement en chaleur que pour produire de l’électricité (grâce à des cellules photovoltaïques).

Les avantages de l'énergie solaire comprennent le caractère renouvelable de cette source d'énergie, le silence et l'absence d'émissions nocives dans l'atmosphère lors de la transformation du rayonnement solaire en d'autres types d'énergie.

Les inconvénients de l'énergie solaire sont la dépendance de l'intensité du rayonnement solaire au rythme quotidien et saisonnier, ainsi que la nécessité de disposer de vastes zones pour la construction de centrales solaires. L'utilisation de substances toxiques et toxiques dans la fabrication de cellules photovoltaïques pour les systèmes solaires constitue également un problème environnemental grave, ce qui crée le problème de leur élimination.

L'énergie éolienne

L’une des sources d’énergie les plus prometteuses est l’éolien. Le principe de fonctionnement d’une éolienne est élémentaire. La force du vent est utilisée pour déplacer la roue éolienne. Cette rotation est à son tour transmise au rotor du générateur électrique.

L’avantage d’une éolienne est tout d’abord que dans les endroits venteux, le vent peut être considéré comme une source d’énergie inépuisable. De plus, les éoliennes, tout en produisant de l'énergie, ne polluent pas l'atmosphère avec des émissions nocives.

Les inconvénients des dispositifs de production d'énergie éolienne comprennent la variabilité de la force du vent et la faible puissance d'une seule éolienne. Les éoliennes sont également connues pour produire beaucoup de bruit, c'est pourquoi elles essaient de les construire loin des lieux où vivent les gens.

L'énergie géothermique

Une énorme quantité d’énergie thermique est stockée dans les profondeurs de la Terre. Cela est dû au fait que la température du noyau terrestre est extrêmement élevée. Dans certains endroits du globe, il y a un rejet direct de magma à haute température à la surface de la Terre : zones volcaniques, sources chaudes d'eau ou de vapeur. Il est proposé d'utiliser l'énergie de ces sources géothermiques comme source alternative par les partisans de l'énergie géothermique.

Les sources géothermiques sont utilisées de différentes manières. Certaines sources servent à l'approvisionnement en chaleur, d'autres à la production d'électricité à partir de l'énergie thermique.

Les avantages des sources d'énergie géothermique incluent l'inépuisabilité et l'indépendance par rapport à l'heure de la journée et à la saison.

Les aspects négatifs incluent le fait que les eaux thermales sont hautement minéralisées et souvent saturées de composés toxiques. Cela rend impossible le rejet des eaux thermales usées dans les eaux de surface. Les eaux usées doivent donc être pompées vers la nappe phréatique. En outre, certains scientifiques sismiques s'opposent à toute intervention dans les couches profondes de la Terre, arguant que cela pourrait déclencher des tremblements de terre.

Énergie de la foudre

L'énergie des orages est un moyen d'utiliser l'énergie en capturant et en redirigeant l'énergie la foudre dans le réseau électrique. Alternative Energy Holdings a annoncé le 11 octobre 2006 la création d'un modèle prototype capable d'exploiter l'énergie de la foudre. Foudre est une énergie propre, et son utilisation éliminera non seulement de nombreux risques environnementaux, mais réduira également considérablement le coût de production d’énergie.

Problèmes liés à l'énergie de la foudre

La foudre est une source d’énergie très peu fiable, car il est impossible de prédire à l’avance où et quand un orage se produira.

Un autre problème avec l’énergie de la foudre est qu’une décharge de foudre dure une fraction de seconde et, par conséquent, son énergie doit être stockée très rapidement. Cela nécessitera des condensateurs puissants et coûteux. Divers systèmes oscillants avec des circuits des deuxième et troisième types peuvent également être utilisés, où la charge peut être adaptée à la résistance interne du générateur.

La foudre est un processus électrique complexe et se divise en plusieurs types : négatif - s'accumulant dans la partie inférieure du nuage et positif - s'accumulant dans la partie supérieure du nuage. Ceci doit également être pris en compte lors de la création d'un parc de foudre.

Énergie des flux et reflux

Le flux et le reflux des marées constituent une source de flux d’eau incomparablement plus puissante. On estime que le flux et le reflux des marées pourraient potentiellement fournir à l’humanité environ 70 millions de milliards de kilowattheures par an. A titre de comparaison : c'est à peu près la même quantité que ce que les réserves prouvées de lignite et de lignite prises ensemble sont capables de produire ;

Les projets de centrales hydroélectriques marémotrices ont été développés en détail sur le plan technique et ont été testés expérimentalement dans plusieurs pays, notamment ici, dans la péninsule de Kola. Même une stratégie a été pensée pour le fonctionnement optimal de la centrale électrique : accumuler de l'eau dans le réservoir derrière le barrage pendant les marées hautes et l'utiliser pour produire de l'électricité lorsque survient le « pic de consommation » dans les systèmes énergétiques unifiés, allégeant ainsi la charge. sur d'autres centrales électriques.

Biocarburant

Liquide : bioéthanol.

Le développement des technologies de production de bioéthanol de deuxième génération ouvre de nouvelles perspectives sur les marchés des carburants produits à partir de matières premières biologiques bon marché et permet en outre de résoudre les problèmes d'élimination des déchets. L'éthanol utilisé comme additif favorise une combustion plus complète de l'essence et réduit les émissions de monoxyde de carbone et de substances toxiques de 30 %, ainsi que les émissions de composés organiques volatils de 25 %. Ainsi, son utilisation réduit la charge anthropique sur l'environnement. L'avantage du biogaz par rapport au gaz naturel est qu'il peut être produit à partir de matières premières locales même dans les agglomérations les plus reculées, c'est-à-dire permet d’approvisionner en carburant des régions difficilement accessibles et très coûteuses en termes d’organisation des infrastructures de transport du gaz. De plus, la production de biogaz permet de résoudre un problème sérieux de production agricole et alimentaire d'élimination des déchets dont le traitement, outre le biogaz, produit de la chaleur et des engrais organiques. De plus, l’utilisation du biogaz réduit les émissions de gaz à effet de serre

Solide : déchets de bois et biomasse (copeaux, granulés (granulés de combustible) à base de bois, balles, paille, etc., briquettes de combustible). L'un des avantages les plus importants des granulés est une densité apparente élevée et constante, une forme régulière et une consistance uniforme, permettant il est relativement facile de les utiliser pour se chauffer et de les transporter sur de longues distances.

Gazeux : HYPERLIEN "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%B7" \o "Biogaz" biogaz, gaz de synthèse .

L'avantage du biogaz par rapport au gaz naturel est qu'il peut être produit à partir de matières premières locales même dans les localités les plus reculées, c'est-à-dire permet d’approvisionner en carburant des régions difficilement accessibles et très coûteuses en termes d’organisation des infrastructures de transport du gaz. De plus, la production de biogaz permet de résoudre un problème sérieux de production agricole et alimentaire d'élimination des déchets dont le traitement, outre le biogaz, produit de la chaleur et des engrais organiques. De plus, l’utilisation du biogaz réduit les émissions de gaz à effet de serre.

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Quiconque a déjà entendu parler des énormes tensions et courants dans un canal de foudre linéaire se demande : est-il possible d'une manière ou d'une autre d'attraper ces éclairs et de les transporter vers les réseaux d'énergie ? Pour alimenter les réfrigérateurs, les ampoules, les grille-pain et autres machines à laver. Les discussions sur de telles stations durent depuis de nombreuses années, mais il est possible que l'année prochaine nous puissions enfin voir un exemple fonctionnel de « collecteur de foudre ».

Il y a beaucoup de problèmes ici. La foudre, hélas, est un fournisseur d'électricité trop peu fiable. Il est difficilement possible de prédire à l’avance où se produira un orage. Et l'attendre au même endroit est long.

De plus, la foudre produit des tensions de l’ordre de centaines de millions de volts et des courants de pointe pouvant atteindre 200 kiloampères. Pour « se nourrir » de la foudre, leur énergie doit évidemment s'accumuler quelque part pendant ces millièmes de seconde que dure la phase principale de la décharge (un coup de foudre, qui semble instantané, se compose en réalité de plusieurs phases), puis lentement être libéré dans le réseau, en se transformant simultanément en courant alternatif standard de 220 volts et 50 ou 60 hertz.

Lors d'une décharge de foudre, un processus assez complexe se produit : premièrement, une décharge principale, formée d'avalanches d'électrons, se précipite du nuage vers le sol, qui se fondent en décharges, également appelées streamers. Le leader crée un canal ionisé chaud à travers lequel la principale décharge de foudre, arrachée de la surface de la Terre par un fort champ électrique, circule dans la direction opposée.

De plus, toutes ces étapes peuvent être répétées 2, 3 ou 10 fois - dans les mêmes fractions de seconde que dure l'éclair. Imaginez à quel point il est difficile de capter cette décharge et de diriger le courant au bon endroit. Comme vous pouvez le constater, les problèmes sont nombreux. Cela vaut-il alors la peine de s’impliquer dans la foudre ?

Si vous installez une telle station dans une zone où la foudre frappe beaucoup plus souvent que d'habitude, vous en tirerez probablement certains avantages. Un violent orage, lorsque les éclairs frappent continuellement les uns après les autres, peut libérer tellement d'énergie qu'elle suffit à fournir de l'électricité à l'ensemble des États-Unis pendant 20 minutes. Bien entendu, quel que soit le type de station de captage de foudre que nous proposons, son efficacité de conversion du courant sera loin d'être de 100 % et, apparemment, il ne sera pas possible de capter tous les éclairs qui frappent à proximité du ferme de foudre.

Les orages se produisent de manière très inégale sur Terre. Les experts travaillant avec le satellite américain Tropical Storm Measurement Mission ont publié un rapport sur l'une des dernières réalisations de ce satellite. Une carte mondiale des fréquences de foudre a été établie. Par exemple, dans la partie centrale du continent africain, il existe une zone assez vaste où il y a plus de 70 coups de foudre par kilomètre carré et par an !

Jusqu'à présent, ces projets d'utilisation de l'énergie de la foudre sont principalement réalisés par des inventeurs américains. La société américaine Alternative Energy Holdings annonce qu'elle va rendre le monde heureux avec une centrale électrique respectueuse de l'environnement qui produit du courant au prix ridicule de 0,005 $ le kilowattheure. À différentes époques, différents inventeurs ont proposé les dispositifs de stockage les plus inhabituels - depuis des réservoirs souterrains dont le métal fondrait sous l'effet de la foudre frappant le paratonnerre et chaufferait l'eau, dont la vapeur ferait tourner la turbine, jusqu'aux électrolyseurs qui décomposeraient l'eau en oxygène et en hydrogène avec des décharges de foudre. . Mais le succès possible réside dans des systèmes plus simples.

Alternative Energy Holdings affirme qu'elle construira le premier prototype fonctionnel d'une telle centrale, capable de stocker l'énergie de la foudre, dès 2007. L'entreprise a l'intention de tester son installation au cours de la saison orageuse de l'année prochaine, dans l'un des endroits où la foudre frappe plus souvent que d'habitude. Dans le même temps, les développeurs du dispositif de stockage estiment avec optimisme que la centrale électrique « éclair » sera rentabilisée dans 4 à 7 ans.

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Saviez-vous?

Oeil et photons

Vous pouvez vérifier vous-même la sensibilité de la rétine en répétant une expérience simple réalisée autrefois par le célèbre scientifique soviétique S.I. Vavilov.

Entre une lampe à incandescence ordinaire et votre point d'observation, installez un stroboscope - un disque en carton d'un diamètre de 15-20 cm, avec un secteur découpé à 60 degrés, monté sur un axe. Maintenant, en faisant tourner le disque stroboscopique à une vitesse d'environ un tour par seconde, regardez la lampe avec un œil à travers le disque.

Voici ce qui va se passer : en tournant, le disque va commencer à mesurer les proportions de lumière pour l’œil. La lampe brille de manière inégale, c'est-à-dire que sa puissance lumineuse pulse, mais comme le disque tourne relativement lentement, les proportions de lumière ne différeront les unes des autres que de quelques photons. Et cette différence, accessible uniquement aux instruments les plus précis, peut être facilement détectée par votre œil : si vous regardez attentivement, vous verrez une faible pulsation de lumière ! Il est plus facile de réaliser cette expérience si vous en placez une autre au-dessus de la lampe « mesure » - une lampe de référence. Sa lumière vous aidera à vous concentrer.