Un éclair est un phénomène naturel impressionnant qui dégage une quantité d’énergie considérable. Saviez-vous qu’un seul éclair produit dix fois plus d’électricité que ce qui circule sur les lignes haute tension? En effet, il génère une énergie thermique plus chaude que la surface du soleil et une énergie sonore (le tonnerre) qui peut voyager sur 30 kilomètres.
Mieux encore ! Un éclair, bien qu’il ne dure seulement une milliseconde, peut produire jusqu’à 10 gigawatts (GW) d’électricité. C’est un sixième de la capacité de tous les panneaux solaires installés aux États-Unis en 2021 ! Cependant, capturer cette énergie n’est pas une tâche facile.
Le saviez-vous? Un seul éclair peut contenir jusqu’à un milliard de volts et environ 100 000 ampères d’électricité ou plus.
Est-il possible de capter l’énergie de la foudre?
La foudre produit ou transporte trois formes d’énergie : l’électricité, la chaleur et le son. Des chercheurs se sont récemment demandés : que se passerait-il si nous pouvions stocker cette électricité pour recharger tous les véhicules électriques qui seront bientôt sur nos routes ? Ou si nous pouvions capter sa chaleur intense pour produire suffisamment de vapeur pour actionner une turbine ? Ou si nous pouvions convertir suffisamment de son pour générer l’électricité nécessaire à la production de carburant à hydrogène sans émissions de carbone?
Capturer l’électricité
Des tentatives diverses ont été faites pour capturer et stocker l’énergie de la foudre à l’aide de circuits de commutation haute tension et de condensateurs magnétiques. Plusieurs brevets en attente et actifs décrivent des systèmes qui pourraient transformer la foudre en électricité. Cependant, aucun de ces systèmes n’est actuellement utilisé à grande échelle.
Comme le souligne une étude, « ce n’est pas une entreprise scientifique complexe, comme les réacteurs à fusion ou les installations nucléaires ». En effet, Benjamin Franklin a déjà fait la moitié du travail avec l’invention des paratonnerres, qui attirent et capturent la foudre et la dirigent vers le sol. L’autre moitié – la domestiquer – est la partie difficile.
Le défi réside dans la réduction de l’énergie transportée par un éclair à des niveaux sûrs. Le réseau électrique fonctionne déjà de cette manière : les lignes de transmission haute tension qui sortent des centrales électriques transportent l’électricité à 345 000 volts, mais grâce à plusieurs postes de transformation, l’électricité est réduite à des niveaux régionaux puis de quartier, jusqu’à ce que les lignes électriques résidentielles ne transportent plus que 120 volts.
Cependant, réduire un éclair de plusieurs millions – jusqu’à un milliard – de volts à un niveau plus sûr est une tâche plus monumentale, qui n’a pas encore été accomplie.
Capturer la chaleur
Selon l’Administration nationale océanique et atmosphérique, l’énergie de la foudre chauffe brièvement l’air à environ 28 000°C (plus chaud que la surface du soleil).
Des avancées récentes dans la capture de la chaleur et sa transformation en électricité pourraient suggérer un moyen de récupérer la méga-chaleur de la foudre. Alors que les aimants (au cœur de la plupart des processus de production d’électricité) perdent leur force magnétique lorsqu’ils sont chauffés, des recherches récentes ont identifié que de minuscules particules appelées agissent comme des semi-conducteurs, capables de transformer la chaleur en électricité.
Réaliser un produit utilisable à partir de cette recherche de base pourrait d’abord se faire avec des sources de chaleur plus terre à terre, comme la chaleur résiduelle des processus de fabrication ou des véhicules. L’appliquer à la foudre est une tâche moins urgente.
Convertir le son
Si vous possédez un téléphone, vous savez qu’il est possible de convertir l’électricité en ondes sonores. Le processus inverse est également possible et des expériences sont en cours dans le monde entier pour produire de l’électricité à partir du son.
La chaleur extrême produite par la foudre fait exploser l’air autour d’elle, produisant les ondes sonores que nous appelons le tonnerre. À quelques centaines de pieds de sa source, le tonnerre peut produire environ 120 décibels. Cependant, les sources existantes d’énergie sonore provenant du trafic et de la pollution sonore urbaine sont des nuisances trop fiables pour que l’on envisage d’exploiter le tonnerre.
Perspectives sur la capture de l’électricité d’un éclair
Avec l’électricité, l’offre doit toujours répondre à la demande – sinon, le système s’effondre et des pannes se produisent. L’un des défis de la capture de l’énergie de la foudre, comme pour d’autres énergies renouvelables, est son intermittence.
L’intermittence de la foudre est beaucoup moins prévisible, tant dans le temps que dans l’espace, que celle de l’énergie éolienne ou solaire. Le stockage de l’électricité produite par la foudre est la partie la plus difficile, non seulement parce que l’industrie du stockage de l’énergie en est encore à ses débuts, mais aussi parce que les dispositifs de stockage eux-mêmes devront résister à une énorme décharge d’électricité sans être endommagés.
La volonté politique (et donc les dollars de recherche) se concentre sur les technologies d’énergie renouvelable plus établies : l’eau, le vent et le soleil. Pour l’instant, la capture de la foudre restera la poursuite d’inventeurs individuels rêvant de devenir le prochain Benjamin Franklin.
