FR2958828A1

FR2958828A1 - Device i.e. energy converter, for converting atmospheric electric energy into electric current, has electrical connection unit connecting spikes to ground and permitting to recover electric power generated by electrical discharge

Info

Publication number: FR2958828A1
Application number: FR1052692A
Authority: FR
Inventors: Jerome Giacomoni; Matthieu Gobbi
Original assignee: AEROGROUPE Sas
Current assignee: AEROGROUPE Sas
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-10-14
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: FR2958828B1

Abstract

The device (1) has electrically conductive spikes (9), and a support (5) on which the spikes are arranged. The support is located at an altitude with respect to a ground (11), and generates electrical potential difference between the spikes and environmental air, where shapes of the spikes are determined for generating electrical discharge at an end of the spikes in the air under the effects of the potential difference. An electrical connection unit connecting the spikes to the ground permits to recover electric power generated by electrical discharge. An independent claim is also included for a method for converting atmospheric electric energy into electric current.

Description

Dispositif et méthode de conversion d'énergie atmosphérique L'invention concerne un dispositif de conversion d'énergie électrique atmosphérique en courant électrique ainsi qu'une méthode de conversion d'énergie électrique atmosphérique en courant électrique. The invention relates to a device for converting atmospheric electrical energy into electric current and a method for converting electrical electrical energy into electricity.

DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR L'atmosphère présente par beau temps un champ électrique naturel vertical de l'ordre de 100 à 300 Volt par mètre. La Terre est alors chargée négativement et l'atmosphère positivement, la différence de potentiel électrique avec le sol étant proportionnelle à l'altitude dans les basses couches de l'atmosphère. Un courant électrique naturel s'établit dans l'air, de façon à équilibrer la création de charge continue en altitude. Ce courant électrique est extrêmement faible, du fait de la faible conductivité de l'air et de l'immense surface concernée. Il est de l'ordre de 10' Ampère par mètre carré. Des systèmes ont été décrits pour produire un courant électrique à partir de l'énergie électrique de l'atmosphère. Dans le document US 1,540,998 publié en 1925, des ballons collecteurs entièrement métalliques sont utilisés pour collecter des charges présentes dans l'atmosphère. Pour récupérer l'énergie de décharge électrique libérée par les éclairs, la publication DE 42 05 521 Al décrit un réseau de ballons équipés d'une grille métallique recevant l'énergie des éclairs pour la stocker dans une installation de stockage d'énergie électrique. D'autres systèmes utilisent des changements des conditions climatiques pour produire un courant électrique au moyen de plaques métalliques installées au sol (voir, par exemple, DE 196 27 439 Al). La présente invention propose un système capable de convertir de l'énergie atmosphérique due au champ électrique permanent de la Terre afin de produire un courant électrique qui peut être, par exemple, mis à disposition dans le réseau de distribution ou alimenter des moyens de stockage d'électricité. DESCRIPTION OF THE PRIOR ART In good weather, the atmosphere presents a vertical natural electric field of the order of 100 to 300 volts per meter. The Earth is then negatively charged and the atmosphere positively, the electric potential difference with the ground being proportional to the altitude in the lower layers of the atmosphere. A natural electric current is established in the air, so as to balance the creation of continuous charge at altitude. This electric current is extremely low, due to the low conductivity of the air and the huge area concerned. It is of the order of 10 Ampere per square meter. Systems have been described for producing an electric current from the electrical energy of the atmosphere. In US 1,540,998 published in 1925, all-metal collector balloons are used to collect charges present in the atmosphere. In order to recover the electric discharge energy released by lightning, the publication DE 42 05 521 A1 describes a network of balloons equipped with a metal grid receiving energy from lightning to store it in an electrical energy storage facility. Other systems use changes in climatic conditions to produce an electric current by means of metal plates installed on the ground (see, for example, DE 196 27 439 A1). The present invention proposes a system capable of converting atmospheric energy due to the permanent electric field of the Earth in order to produce an electric current which can be, for example, made available in the distribution network or supply storage means for 'electricity.

DESCRIPTION SUCCINCTE DE L'INVENTION Selon un premier aspect, l'invention comprend un dispositif de conversion d'énergie électrique atmosphérique en courant électrique, comprenant : un ensemble de pointes électriquement conductrices, un support sur lequel sont agencées lesdites pointes, le support étant situé à une altitude donnée par rapport au sol, générant une différence de potentiel électrique entre les pointes et l'air environnant, la forme des pointes étant déterminée pour générer à l'extrémité de chaque pointe une décharge électrique dans l'air sous l'effet de la différence de potentiel, des moyens de connexion électrique desdites pointes au sol permettant de récupérer la puissance électrique engendrée par l'ensemble des décharges électriques. Dans un exemple de réalisation, les pointes conductrices ont une longueur sensiblement inférieure à 2 mm, préférentiellement sensiblement inférieure à 200 µm, un diamètre sensiblement inférieur à 200 µm, préférentiellement sensiblement inférieur à 20 µm, et une extrémité avec un rayon de courbure sensiblement inférieur à 2 µm, préférentiellement sensiblement inférieur à 0,2 µm. Dans un autre exemple de réalisation, le support comprend une surface, les pointes étant disposées sensiblement perpendiculairement à la surface. Dans un autre exemple de réalisation, le support comprend une trame textile présentant 15 une couche d'enduction externe, les pointes conductrices étant disposées perpendiculairement à la surface de la couche d'enduction externe. Dans un autre exemple de réalisation, la couche d'enduction externe est conductrice et les pointes conductrices sont formées par des aspérités de la couche d'enduction. Dans un exemple de réalisation, les aspérités ont une longueur comprise sensiblement 20 entre 50 et 200 µm, un diamètre compris sensiblement entre 5 et 20 µm et une extrémité avec un rayon de courbure sensiblement compris entre 0,05 et 2 µm. Dans un autre exemple de réalisation, les pointes conductrices forment des ensembles de pointes connectées électriquement entre elles, lesdits ensembles de pointe pouvant être sélectivement et alternativement connectés au sol par les moyens de connexion. 25 Dans un exemple de réalisation, un premier ensemble de pointes est agencé en amont de la direction d'un flux d'air pour générer une décharge d'un signe donné et un deuxième ensemble de pointes est agencé en aval du premier ensemble de pointes pour générer une décharge de signe opposé. Dans un autre exemple de réalisation, le support est une structure formée d'une 30 enveloppe hermétique contenant au moins un gaz plus léger que l'air, relié au sol par un câble, dont au moins une partie est conductrice. Dans un autre exemple de réalisation, l'enveloppe hermétique comprend une trame textile entre une première couche d'enduction interne et une seconde couche d'enduction externe, les pointes conductrices étant disposées perpendiculairement à la surface de la couche 35 d'enduction externe. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION According to a first aspect, the invention comprises a device for converting electrical energy into electricity, comprising: a set of electrically conductive tips, a support on which said tips are arranged, the support being located at a given altitude relative to the ground, generating a difference in electrical potential between the tips and the surrounding air, the shape of the tips being determined to generate at the end of each point an electric discharge in the air under the effect the potential difference means for electrical connection of said ground tips for recovering the electrical power generated by all the electric discharges. In one exemplary embodiment, the conductive tips have a length substantially less than 2 mm, preferably substantially less than 200 μm, a diameter substantially less than 200 μm, preferably substantially less than 20 μm, and an end with a significantly lower radius of curvature. at 2 μm, preferably substantially less than 0.2 μm. In another embodiment, the support comprises a surface, the tips being disposed substantially perpendicular to the surface. In another exemplary embodiment, the support comprises a textile web having an outer coating layer, the conductive tips being disposed perpendicular to the surface of the outer coating layer. In another embodiment, the outer coating layer is conductive and the conductive tips are formed by asperities of the coating layer. In an exemplary embodiment, the asperities have a length of substantially between 50 and 200 microns, a diameter of substantially between 5 and 20 microns and an end with a radius of curvature substantially between 0.05 and 2 microns. In another embodiment, the conductive tips form sets of tips electrically connected to each other, said tip assemblies being selectively and alternatively connected to the ground by the connection means. In an exemplary embodiment, a first set of tips is arranged upstream of the direction of an airflow to generate a discharge of a given sign and a second set of tips is arranged downstream of the first set of tips. to generate a discharge of opposite sign. In another embodiment, the support is a structure formed of a hermetic envelope containing at least one gas lighter than air, connected to the ground by a cable, at least a portion of which is conductive. In another exemplary embodiment, the hermetic envelope comprises a textile web between a first inner coating layer and a second outer coating layer, the conductive tips being disposed perpendicular to the surface of the outer coating layer.

Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif comprend un élément ionisateur. Par exemple, l'élément ionisateur est positionné en amont des pointes conductrices par rapport à la direction attendue du vent. Selon une variante, le support étant une structure formée d'une enveloppe hermétique contenant au moins un gaz plus léger que l'air et profilée pour s'orienter face au vent, l'élément ionisateur est positionné sur la partie du support s'orientant face au vent, en amont des pointes conductrices. Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif comprend en outre une contre électrode formée d'une surface conductrice disposée en regard des pointes conductrices. In another embodiment, the device comprises an ionizing element. For example, the ionizing element is positioned upstream of the conductive points relative to the expected direction of the wind. According to one variant, the support being a structure formed of a hermetic envelope containing at least one gas lighter than air and profiled to orientate itself in the wind, the ionizing element is positioned on the part of the support orienting itself. facing the wind, upstream of the conductive points. In another embodiment, the device further comprises a counter electrode formed of a conductive surface disposed opposite conductive points.

Dans un autre exemple de réalisation, le support est formé pour tout ou partie d'un parafoil. Selon une variante, le support est une structure mixte, comprenant une enveloppe hermétique contenant au moins un gaz plus léger que l'air, ladite enveloppe étant pourvue d'ouvertures traversantes formant parafoil. In another embodiment, the support is formed for all or part of a parafoil. According to one variant, the support is a mixed structure, comprising a hermetic envelope containing at least one gas lighter than air, said envelope being provided with through openings forming a parafoil.

Selon un second aspect, l'invention concerne une méthode de conversion d'énergie électrique atmosphérique en courant électrique, comprenant : la disposition d'un ensemble de pointes électriquement conductrices sur un support, l'élévation du support à une altitude donnée par rapport au sol, générant une différence de potentiel électrique entre les pointes et l'air environnant, la forme des pointes étant déterminée pour générer à l'extrémité de chaque pointe une décharge électrique dans l'air sous l'effet de la différence de potentiel, la connexion électrique desdites pointes au sol permettant de récupérer la puissance électrique engendrée par l'ensemble des décharges électriques. According to a second aspect, the invention relates to a method for converting atmospheric electric energy into electric current, comprising: disposing a set of electrically conductive tips on a support, elevating the support at a given altitude relative to the ground, generating a difference in electrical potential between the tips and the surrounding air, the shape of the tips being determined to generate at the end of each tip an electric discharge in the air under the effect of the potential difference, the electrical connection of said points to the ground to recover the electrical power generated by all electrical discharges.

DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures suivantes : La Figure 1 montre une vue latérale d'un système de ballon captif sphérique selon un exemple de réalisation de l'invention. Les Figures 2a à 2c montrent des vues en coupe de détails du dispositif de conversion d'énergie atmosphérique selon des exemples de réalisation de l'invention. Les Figures 3a et 3b montrent un ballon cerf volant et un ballon fuselé équipés du dispositif de conversion d'énergie électrique atmosphérique selon l'invention. SUMMARY DESCRIPTION OF THE FIGURES Other aspects and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows, illustrated by the following figures: FIG. 1 shows a side view of a spherical captive balloon system according to an example embodiment of the invention. Figures 2a to 2c show sectional views of details of the atmospheric energy conversion device according to embodiments of the invention. Figures 3a and 3b show a kite balloon and a tapered balloon equipped with the device for converting atmospheric electrical energy according to the invention.

La figure 4 représente un dispositif mixte selon l'invention comprenant une partie gonflée par le vent (parafoil) et une partie gonflée à l'hélium. La figure 5 illustre par un schéma de principe un effet de double Corona. 5 DESCRIPTION DÉTAILLÉE La Figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dispositif de conversion d'énergie électrique selon l'invention. Dans cet exemple, le dispositif 1 comprend une enveloppe hermétique 5 d'un ballon à gaz 3, l'enveloppe contenant un gaz plus léger que l'air, par exemple de l'hélium, et formant un support pour un ensemble de pointes conductrices ou aiguilles 9. Le 10 ballon à gaz 3 est relié au sol par un câble de rappel 7. Avantageusement, les pointes conductrices 9 sont disposées sensiblement perpendiculairement sur la surface extérieure de l'enveloppe 5. Le câble de rappel 7 peut être entièrement ou en partie métallique et connecter électriquement l'enveloppe 5 du ballon 3 à la terre 11. Par exemple, il est possible d'utiliser un 15 câble « mixte » comportant une partie destinée à sa résistance mécanique et une partie destinée à la conduction de l'électricité. Par exemple, des conducteurs en cuivre peuvent être tressés avec des fibres synthétiques de haute résistance, par exemple en dyneema® qui renforcent la résistance mécanique du câble de rappel. Le câble de rappel est par exemple actionné par un treuil de rappel, et son extrémité basse 20 peut être raccordée à la terre. Ce raccord peut se faire au moyen d'un collecteur tournant, permettant la libre rotation du tambour du treuil de rappel. Le ballon étant raccordé au sol par son câble de rappel, il peut être maintenu au potentiel de la terre, qui est fixé arbitrairement à 0. L'enveloppe du ballon maintenue à un potentiel 0 par le câble de rappel est plongée dans un air dont le potentiel est différent : il est positif par beau temps, et peut être plus fortement positif ou 25 négatif sous l'influence de charges atmosphériques essentiellement dues aux mouvements de convection, notamment en présence de nuages convectifs. Les pointes conductrices sont raccordées électriquement à la terre, par exemple grâce au câble 7. Elles présentent une différence de potentiel avec l'air qui les entoure liée aux conditions atmosphériques et à l'altitude du support sur lequel elles sont agencées, dans cet exemple 30 l'enveloppe 5. Ainsi par exemple, pour une altitude de 300 m par beau temps, la différence de potentiel est de 30 à 90 Kilovolts, selon l'amplitude du champ électrique présent. Les pointes conductrices présentent de préférence au moins une extrémité pointue. Cette extrémité pointue a pour effet d'intensifier le champ électrique à proximité. Ainsi, l'ionisation de l'air est facilitée. La déposante a montré qu'il est alors possible de déclencher une décharge électrique connue sous le nom d'effet corona, effet couronne ou encore feu de Saint Elme. L'effet corona est déclenché à partir d'une différence de potentiel de 10 à 20 kV environ. Les figures 2a à 2c illustrent des exemples de réalisation des pointes conductrices agencées sur un support comprenant une trame textile 10 agencée entre une première couche d'enduction 12 interne et une seconde couche d'enduction 13 externe. Par exemple le support ainsi formé représente au moins une partie d'une enveloppe hermétique 5 telle que représentée sur la figure 1. Les Figures 3a et 3b montrent respectivement un ballon en forme d'aile ou de cerf volant 30 et un ballon fuselé 32, équipés pour former un dispositif de conversion selon l'invention. Dans chacun des cas, l'enveloppe hermétique 5 contenant un gaz plus léger que l'air forme un support pour l'ensemble des pointes conductrices 9. Comme illustré sur la Figure 2a pour une pointe singulière, chaque pointe 9 comprend selon cet exemple une extrémité pointue 21 et un pied 15 à l'aide duquel elle est fixée à la couche d'enduction externe 13. En pratique, les pointes peuvent être insérées dans le support 5 et raccordées entre elles avec les procédés utilisés pour la réalisation de circuit imprimé par exemple. Les pointes conductrices 9 sont par exemple reliées au câble de rappel par un câble 17. Le câble 17 peut soit relier chaque pointe 9 au câble de rappel (connexion en parallèle), soit relier les pointes 9 entre elles et ensuite les relier au câble de rappel (connexion en série) soit encore raccorder un certain nombre de pointes entre elles et permettre de raccorder ces ensembles de pointes séparément à la terre, ou au contraire de les déconnecter de la terre. Dans l'exemple de la figure 2b, la couche d'enduction externe 13 du support 5 est conductrice, il n'est donc pas nécessaire de relier les pointes 9 par des câbles. Les Figures 2a à 2c montrent également schématiquement la décharge électrique 19 à proximité de la pointe 21 de l'aiguille 9, due à l'effet corona. Ainsi, l'enveloppe du ballon peut être conductrice ou isolante. L'enveloppe peut être rendue conductrice, par exemple au moyen de particules métalliques noyées dans l'enduction de la toile de l'enveloppe ou d'un film entièrement métallique recouvrant la toile. Ce film métallique peut être, par exemple, un film d'acier inoxydable ou d'aluminium. FIG. 4 represents a mixed device according to the invention comprising a portion inflated by the wind (parafoil) and a part inflated with helium. Figure 5 illustrates by a block diagram a double corona effect. DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 represents an exemplary embodiment of an electric energy conversion device according to the invention. In this example, the device 1 comprises a hermetic envelope 5 of a gas balloon 3, the envelope containing a gas lighter than air, for example helium, and forming a support for a set of conductive points or needles 9. The gas balloon 3 is connected to the ground by a return cable 7. Advantageously, the conductive points 9 are disposed substantially perpendicular to the outer surface of the envelope 5. The return cable 7 can be entirely or in the metal part and electrically connect the envelope 5 of the balloon 3 to the earth 11. For example, it is possible to use a "mixed" cable having a part intended for its mechanical strength and a part intended for the conduction of the 'electricity. For example, copper conductors can be braided with synthetic fibers of high strength, for example dyneema® that enhance the mechanical strength of the return cable. The return cable is for example actuated by a return winch, and its lower end 20 may be connected to the ground. This connection can be done by means of a rotating manifold, allowing the free rotation of the drum of the return winch. The balloon is connected to the ground by its return cable, it can be maintained at the potential of the earth, which is arbitrarily set at 0. The envelope of the balloon maintained at a potential 0 by the return cable is immersed in an air of which the potential is different: it is positive in good weather, and can be more strongly positive or negative under the influence of atmospheric charges mainly due to convection movements, especially in the presence of convective clouds. The conductive tips are electrically connected to the ground, for example by means of the cable 7. They have a potential difference with the surrounding air related to the atmospheric conditions and the altitude of the support on which they are arranged, in this example For example, for an altitude of 300 m in good weather, the potential difference is 30 to 90 kilovolts, depending on the amplitude of the electric field present. The conductive tips preferably have at least one pointed end. This pointed end has the effect of intensifying the electric field nearby. Thus, the ionization of the air is facilitated. The applicant has shown that it is then possible to trigger an electric discharge known as the corona effect, corona effect or fire Saint Elmo. The corona effect is triggered from a potential difference of approximately 10 to 20 kV. FIGS. 2a to 2c illustrate exemplary embodiments of the conductive points arranged on a support comprising a textile frame 10 arranged between a first internal coating layer 12 and a second external coating layer 13. For example, the support thus formed represents at least part of a hermetic envelope 5 as shown in FIG. 1. FIGS. 3a and 3b respectively show a wing-shaped or kite-shaped balloon 30 and a tapered balloon 32, equipped to form a conversion device according to the invention. In each case, the hermetic envelope 5 containing a gas lighter than air forms a support for all the conductive points 9. As illustrated in FIG. 2a for a singular point, each point 9 comprises, according to this example, a pointed end 21 and a foot 15 by means of which it is fixed to the outer coating layer 13. In practice, the tips can be inserted into the support 5 and connected together with the methods used for the production of printed circuit for example. The conductive tips 9 are for example connected to the return cable by a cable 17. The cable 17 can either connect each tip 9 to the return cable (connection in parallel), or connect the points 9 together and then connect them to the cable. recall (serial connection) is still connect a number of points between them and allow to connect these sets of spikes separately to the ground, or on the contrary to disconnect them from the ground. In the example of Figure 2b, the outer coating layer 13 of the support 5 is conductive, it is not necessary to connect the points 9 by cables. Figures 2a to 2c also show schematically the electric discharge 19 near the tip 21 of the needle 9, due to the corona effect. Thus, the balloon envelope can be conductive or insulating. The envelope can be made conductive, for example by means of metal particles embedded in the coating of the fabric of the envelope or an entirely metallic film covering the fabric. This metal film may be, for example, a stainless steel or aluminum film.

Dans l'exemple de la figure 2c, la couche d'enduction 13 externe est conductrice et les pointes 9 formées de micro aspérités de la couche d'enduction. La déposante a montré que l'extrémité de la pointe a une importance cruciale dans le déclenchement de l'effet Corona recherché. Un rayon de courbure petit a tendance à augmenter localement le champ électrique. Cette augmentation du champ électrique est responsable de l'arrachement d'électron qui génère un flux électronique soutenu par effet de cascade. La déposante a montré que des pointes usinées avec un rayon de courbure de l'ordre de 1 µm permettent une capacité décuplée de déclencher un arrachement électronique nécessaire à l'effet Corona. Selon un mode de réalisation, les pointes conductrices sont métalliques, par exemple en cuivre ou en acier inoxydable. Les pointes peuvent également présenter un élément destiné à ioniser l'air environnant. En effet l'émission d'ions dans l'air contribue à le rendre plus conducteur et donc à faciliter le déclenchement de l'avalanche électronique recherchée. Les pointes peuvent par exemple être recouvertes en partie d'un matériau radioactif comme le Radium 226, le Polonium 210 ou le Thorium 232, plus faiblement radioactif, ou l'Américium 241 qui ont pour propriété d'émettre des rayonnements alpha peu pénétrants et aux propriétés ionisantes. L'élément ionisateur peut être également intercalé entre les pointes, comme par exemple des lames parallèles aux pointes ou encore un revêtement surfacique que traversent les pointes. Selon une variante, un élément ionisateur peut également être prévu dans le dispositif, installé séparément sur une autre partie du support que celle occupée par les pointes. Par exemple, l'élément ionisateur est installé en amont du vent attendu, de façon à ce que les ions émis soient poussés par le vent vers les pointes qui se retrouvent ainsi entourées d'un air plus conducteur et donc propice au déclenchement de l'effet Corona. Ainsi, dans le cas particulier où le support est un ballon situé en altitude, l'élément ionisateur peut être placé dans la partie du ballon qui s'oriente face au vent, et les pointes en aval. Par exemple, dans la figure 3b qui illustre le cas d'un ballon fuselé, l'élément ionisateur peut être installé sur le nez du ballon, qui se retrouve face au vent quand l'empennage oriente le ballon comme une girouette. Dans la figure 3a, l'élément ionisateur pourra être installé sur la partie supérieure du bord d'attaque de la forme d'aile. Dans le cas d'un ballon sphérique illustré par la figure 1 qui ne présente pas de direction privilégiée d'orientation dans le vent, l'élément ionisateur pourra par exemple être réparti sur une couronne circulaire située dans la partie haute de l'enveloppe. L'élément ionisateur peut être réalisé au moyen d'éléments naturellement radioactifs, par exemple des pointes, des lames ou des feuilles de Radium, de Thorium ou d'Américium 241. Le Thorium 232 et le Radium 226 ont, en effet, l'avantage d'émettre un rayonnement a qui est un très bon ionisateur de l'air et qui est relativement inoffensif pour l'homme parce que peu pénétrant. Par exemple, dans le cas d'un dispositif présentant un support avec une trame textile telle qu'illustrée sur les figures 2a à 2c, la couche d'enduction externe 13 peut être « imprégnée » de particules de Thorium ou de Radium par exemple ou d'Américium 241, pour la rendre ionisante. Il est en effet possible d'ajouter des additifs au matériau d'enduction avant son application sur la toile 10. Par exemple, l'enduction peut être du polyéthylène, et les additifs utilisés régulièrement sont des pigments de couleurs pour colorer la toile. Les additifs peuvent être des particules de Thorium 232 ou Radium 226 aussi petites qu'on peut les obtenir. L'élément ionisateur peut également être un appareil électrique spécifique comme il en existe dans le commerce. Ce dispositif a pour but d'émettre des ions pour rendre l'air plus conducteur. Il consomme de l'énergie, mais moins que celle qui est générée par l'ensemble du dispositif. La déposante a montré que l'effet de pointe peut également être exploité à une échelle beaucoup plus petite. Les pointes utilisées par la déposante pour étudier l'effet Corona en laboratoire font quelques centimètres de longueur, ont un diamètre de l'ordre du millimètre et une extrémité dont le rayon de courbure fait une dizaine de µm. Ces pointes sont agencées pour être distantes de quelques centimètres. Mais à cette échelle, le dispositif présente de nombreux désavantages pratiques : fixation des pointes à l'enveloppe, poids, manipulation de la toile, pliage, transport, etc. La déposante a montré que le même dispositif peut être réalisé à une échelle 10 fois plus petite en présentant des pointes ou « aiguilles » dont la longueur est de l'ordre du millimètre, le diamètre de l'ordre de la centaine de µm et le rayon de courbure de la pointe de l'ordre du µm. Outre les avantages pratiques de mise en oeuvre - la toile peut être pliée sans que les aiguilles ne l'endommage - cette échelle présente l'avantage de permettre une plus grande densité d'aiguilles puisqu' elles peuvent être distantes de quelques millimètres. L'avantage est encore décuplé à une échelle 10 fois inférieure : des aiguilles longues d'une centaine de µm, d'une dizaine de µm de diamètre et de rayon de courbure en pointe d'un dixième de µm. Ces aiguilles sont en réalité des micro aspérités, insensibles au toucher, et qui peuvent être obtenues dans l'enduction de la toile au moyen de technologie électronique et nanologique (exemple de la figure 2c). Selon une variante, le ballon 3 comprend en outre une unité de contrôle et un détecteur de potentiel électrique (non montrés sur la figure 1) pour adapter l'altitude de vol du ballon 3 aux conditions atmosphériques et à la puissance électrique souhaitée. Ces installations sont alimentées par des batteries qui peuvent être rechargées par le courant collecté au moyen du dispositif de conversion. A titre d'exemple, si l'on considère un ballon sphérique de 22 m de diamètre, soit d'un volume d'environ 6 000 m3, sa surface est de 1 500 m2. Si l'on dispose un réseau de pointes sur un quadrillage carré de 5 cm de coté, on totalise 600 000 aiguilles, pouvant générer un courant d'un ordre de 6 A, sous une tension de 30 kV, soit une puissance électrique de 180 kW. Un ballon aérostatique permet notamment d'élever le support des pointes conductrices à une grande altitude et de maintenir en vol à l'altitude désirée avec une autonomie presque illimitée. In the example of FIG. 2c, the external coating layer 13 is conductive and the tips 9 are formed of micro asperities of the coating layer. The applicant has shown that the end of the tip is of crucial importance in triggering the desired Corona effect. A small radius of curvature tends to locally increase the electric field. This increase in the electric field is responsible for the electron tearing that generates a cascaded electronic flux. The applicant has shown that machined tips with a radius of curvature of the order of 1 micron allow a tenfold capacity to trigger an electronic tear required for the Corona effect. According to one embodiment, the conductive tips are metallic, for example copper or stainless steel. The tips may also have an element for ionizing the surrounding air. Indeed the emission of ions in the air contributes to make it more conductive and thus to facilitate the triggering of the electronic avalanche sought. The tips may for example be partially covered with a radioactive material such as Radium 226, Polonium 210 or Thorium 232, more weakly radioactive, or Americium 241 which have the property of emitting low penetrating alpha radiation and the ionizing properties. The ionizing element may also be interposed between the tips, such as blades parallel to the tips or a surface coating that crosses the tips. According to a variant, an ionizing element may also be provided in the device, installed separately on another part of the support than that occupied by the tips. For example, the ionizing element is installed upstream of the expected wind, so that the emitted ions are pushed by the wind towards the points which are thus surrounded by a more conductive air and thus conducive to the triggering of the Corona effect. Thus, in the particular case where the support is a balloon located at altitude, the ionizing element can be placed in the part of the balloon facing the wind, and the tips downstream. For example, in Figure 3b which illustrates the case of a tapered balloon, the ionizing element can be installed on the nose of the balloon, which is facing the wind when the empennage orients the balloon like a wind vane. In FIG. 3a, the ionizing element may be installed on the upper part of the leading edge of the wing shape. In the case of a spherical balloon illustrated in Figure 1 which does not have a preferred direction of orientation in the wind, the ionizing element may for example be distributed on a circular ring located in the upper part of the envelope. The ionizing element can be produced by means of naturally radioactive elements, for example points, blades or sheets of Radium, Thorium or Americium 241. Thorium 232 and Radium 226 have, in fact, the advantage of emitting a radiation which is a very good ionizer of the air and which is relatively harmless for the man because little penetrating. For example, in the case of a device having a support with a textile weft as illustrated in FIGS. 2a to 2c, the outer coating layer 13 may be "impregnated" with particles of Thorium or Radium, for example, or Americium 241, to make it ionizing. It is indeed possible to add additives to the coating material before it is applied to the fabric 10. For example, the coating may be polyethylene, and the additives used regularly are color pigments for coloring the fabric. The additives can be particles of Thorium 232 or Radium 226 as small as can be obtained. The ionizing element may also be a specific electrical device as is commercially available. This device aims to emit ions to make the air more conductive. It consumes energy, but less than that generated by the entire device. The applicant has shown that the peak effect can also be exploited on a much smaller scale. The tips used by the applicant to study the Corona effect in the laboratory are a few centimeters in length, have a diameter of the order of a millimeter and an end whose radius of curvature is about ten microns. These tips are arranged to be separated by a few centimeters. But on this scale, the device has many practical disadvantages: attachment of the points to the envelope, weight, manipulation of the canvas, folding, transport, etc. The applicant has shown that the same device can be made on a scale 10 times smaller by presenting points or "needles" whose length is of the order of a millimeter, the diameter of the order of a hundred microns and the radius of curvature of the tip of the order of μm. In addition to the practical advantages of implementation - the fabric can be folded without the needles damaging it - this scale has the advantage of allowing a higher density of needles since they can be separated by a few millimeters. The advantage is still ten times greater on a 10-fold scale: needles that are 100 μm long, 10 μm in diameter and have a peak radius of curvature of one tenth of a μm. These needles are in fact micro asperities, insensitive to the touch, and which can be obtained in the coating of the fabric by means of electronic and nanological technology (example of Figure 2c). According to one variant, the balloon 3 furthermore comprises a control unit and an electric potential detector (not shown in FIG. 1) to adapt the flight altitude of the balloon 3 to the atmospheric conditions and to the desired electric power. These installations are powered by batteries that can be recharged by the current collected by means of the conversion device. For example, if we consider a spherical balloon 22 m in diameter, or a volume of about 6000 m3, its surface is 1500 m2. If a grid of points is available on a square grid of 5 cm on the side, 600,000 needles can be added, capable of generating a current of about 6 A at a voltage of 30 kV, ie an electrical power of 180 kW. An aerostatic balloon makes it possible, in particular, to raise the support of the conducting spikes to a great altitude and to maintain flight at the desired altitude with an almost unlimited autonomy.

Selon un mode de réalisation du système de ballon captif, le ballon captif est de forme sphérique. La forme et la taille du ballon peuvent être variées et optimisées pour présenter une plus grande surface. Certaines formes ont aussi l'avantage de mieux résister au vent. Le ballon comprenant le dispositif de conversion selon l'invention peut aussi être un ballon fuselé (figure 3b). La densité des pointes conductrices ou aiguilles peut être optimisée en fonction de la courbure de la surface du ballon. Aussi, pour augmenter la puissance électrique obtenue, la surface du ballon peut être augmentée. De même, la densité des aiguilles peut être augmentée, jusqu'à une densité critique au-delà laquelle l'effet corona n'a plus lieu dû aux interactions entre les aiguilles. According to one embodiment of the captive balloon system, the captive balloon is spherical in shape. The shape and size of the balloon can be varied and optimized to present a larger surface. Some forms also have the advantage of better wind resistance. The balloon comprising the conversion device according to the invention may also be a tapered balloon (FIG. 3b). The density of the conductive tips or needles can be optimized depending on the curvature of the surface of the balloon. Also, to increase the electric power obtained, the surface of the balloon can be increased. Similarly, the density of the needles can be increased to a critical density beyond which the corona effect no longer occurs due to interactions between the needles.

La forme du ballon et l'emplacement des aiguilles sur l'enveloppe peuvent également être optimisés de façon à avoir un flux d'air plus important sur les aiguilles. Le flux d'air est essentiellement dû au vent qui règne habituellement aux altitudes envisagées, le ballon restant captif relié au sol. Le flux d'air se trouve accéléré sur certaines parties du ballon sous l'effet des forces aérodynamiques. Par exemple, sur un ballon en forme d'aile (figure 3a), il sera avantageux de disposer les aiguilles sur la surface supérieure, près du bord d'attaque, là où la vitesse de l'air est la plus grande à proximité immédiate de la surface de l'enveloppe. En effet, l'avalanche électronique créée au niveau des aiguilles charge l'air environnant en ions. Une circulation d'air permet d'évacuer ses ions, ce qui est nécessaire au bon entretien du flux électronique. The shape of the balloon and the location of the needles on the envelope can also be optimized to have a greater airflow on the needles. The flow of air is mainly due to the wind that usually prevails at the altitudes considered, the ball remaining captive connected to the ground. The airflow is accelerated on some parts of the balloon under the effect of aerodynamic forces. For example, on a wing-shaped balloon (Figure 3a), it will be advantageous to arrange the needles on the upper surface, near the leading edge, where the speed of the air is greatest in the immediate vicinity. of the surface of the envelope. Indeed, the electronic avalanche created at the level of the needles charges the surrounding air in ions. A circulation of air makes it possible to evacuate its ions, which is necessary for the good maintenance of the electronic flow.

L'amplitude du potentiel est déterminée, entre autres, par l'altitude du ballon choisie. L'altitude de vol du ballon peut être avantageusement adaptée, par exemple, en réglant la longueur de câble, de façon à ce que le ballon se trouve dans une région de l'atmosphère présentant avec le sol une différence de potentiel suffisante. Par exemple, cette différence de potentiel peut être de l'ordre de 30 kV. L'altitude de vol se situe alors de préférence aux alentours de 300 m (si on considère un champ électrique de 100 V/m, valeur couramment admise par beau temps). Ainsi, il est possible d'adapter l'altitude de vol à la puissance électrique souhaitée. De même, la densité des aiguilles et la forme du ballon peuvent être choisis selon la puissance électrique souhaitée. Selon un mode de réalisation préféré du dispositif, le support sur lequel sont agencées les pointes conductrices est installé à une altitude d'au moins 100 m. De préférence, cette altitude est de 100 m à 5000 m du sol. Par exemple, le support est à une hauteur de 250-600 m. Une hauteur d'installation de 250 à 350 m est particulièrement préférée parce qu'elle permet une différence de potentiel suffisante pour déclencher l'effet Corona tout en restant relativement près du sol, ce qui permet notamment de limiter le poids du câble. The amplitude of the potential is determined, inter alia, by the altitude of the chosen balloon. The flight altitude of the balloon can be advantageously adapted, for example, by adjusting the length of cable, so that the balloon is in a region of the atmosphere with the soil a sufficient potential difference. For example, this potential difference can be of the order of 30 kV. The flight altitude is then preferably around 300 m (if we consider an electric field of 100 V / m, value commonly accepted in good weather). Thus, it is possible to adapt the flight altitude to the desired electric power. Similarly, the density of the needles and the shape of the balloon can be chosen according to the desired electric power. According to a preferred embodiment of the device, the support on which the conductive tips are arranged is installed at an altitude of at least 100 m. Preferably, this altitude is 100 m to 5000 m from the ground. For example, the support is at a height of 250-600 m. An installation height of 250 to 350 m is particularly preferred because it allows a potential difference sufficient to trigger the corona effect while remaining relatively close to the ground, which in particular limits the weight of the cable.

Selon un mode de réalisation préféré du dispositif, le courant électrique généré par le dispositif alimente le réseau de distribution de courant. D'une façon alternative, le courant électrique alimente des moyens de stockage d'électricité, par exemple une batterie. Selon un mode de réalisation, le dispositif de conversion selon l'invention comprend en outre une unité de contrôle adaptée à contrôler le fonctionnement des pointes et du câblage ainsi que la distribution du courant collecté. L'unité de contrôle peut être, par exemple, alimenté par des batteries qui sont rechargeables avec une partie de la puissance électrique collectée ou directement par le câble de rappel. Le dispositif peut également être équipé d'un capteur de potentiel électrique, d'une caméra, ou tout autre dispositif de mesure nécessaire selon l'application souhaitée. Ces équipements peuvent être disposés par exemple dans une nacelle attachée au ballon équipé pour former un dispositif de conversion selon l'invention, et ils peuvent être alimentés par le courant collecté, par exemple, au moyen de batteries rechargeables, ou directement par le câble de rappel. Le nombre d'aiguilles disposées sur la surface du ballon peut être adapté à la charge utile représentée par les équipements embarqués. Le dispositif peut être totalement ou partiellement isolé électriquement, de façon permanente ou intermittente, au niveau du sol ou de l'accroche du câble de rappel du ballon. D'autres composants électriques tels que des diodes, capacités, résistances et inductions peuvent être avantageusement intercalés au sein du dispositif. Le courant électrique collecté peut être rendu alternatif au moyen d'un onduleur soit au sol, soit au niveau du ballon. Il peut être notamment intéressant de raccorder le ballon à une borne d'une capacité, l'autre borne de cette capacité étant raccordée à un circuit induction/résistance. L'effet de décharge du ballon en altitude entraîne un chargement de la capacité, jusqu'à une valeur où elle se décharge, soit sa tension de claquage, soit une tension inférieure, la décharge étant déclenchée par un autre composant avant d'atteindre la tension de claquage de la capacité. La décharge subite est facilement exploitable pour récupérer de la puissance dans le circuit induction/résistance. La charge due au ballon entraîne une série de décharge du circuit en pied avec une fréquence directement en fonction de la tension maximale admise dans la capacité et la vitesse de charge du ballon. According to a preferred embodiment of the device, the electric current generated by the device supplies the current distribution network. In an alternative way, the electric current supplies electricity storage means, for example a battery. According to one embodiment, the conversion device according to the invention further comprises a control unit adapted to control the operation of the tips and cabling as well as the distribution of the collected current. The control unit can be, for example, powered by batteries that are rechargeable with a portion of the collected electrical power or directly by the return cable. The device can also be equipped with an electric potential sensor, a camera, or any other measuring device necessary according to the desired application. This equipment can be arranged for example in a nacelle attached to the balloon equipped to form a conversion device according to the invention, and they can be powered by the collected current, for example, by means of rechargeable batteries, or directly by the cable of recall. The number of needles disposed on the surface of the balloon can be adapted to the payload represented by the onboard equipment. The device may be totally or partially electrically isolated, permanently or intermittently, at the ground level or the catch of the return cable of the balloon. Other electrical components such as diodes, capacitors, resistors and inductions can be advantageously interposed within the device. The collected electric current can be made alternating by means of an inverter either on the ground or at the level of the balloon. It may be particularly interesting to connect the balloon to a terminal of a capacity, the other terminal of this capacity being connected to an induction / resistance circuit. The discharge effect of the balloon at altitude causes a loading of the capacitance, up to a value where it discharges, either its breakdown voltage, or a lower voltage, the discharge being triggered by another component before reaching the breakdown voltage of the capacitance. The sudden discharge is easily exploitable to recover power in the induction / resistance circuit. The charge due to the balloon causes a series of discharge of the foot circuit with a frequency directly depending on the maximum voltage allowed in the capacity and the charging speed of the balloon.

Selon d'autres aspects de l'invention, il est possible d'intégrer le dispositif de conversion avec un cerf volant ou un parafoil. Le cas du parafoil est particulièrement intéressant puisqu'il comprend des zones avec un flux d'air à grande vitesse. Les pointes de décharge peuvent être placées dans ces zones pour que le flux d'air évacue efficacement les charges. Un appareil mixte comprenant une partie gonflée par le vent (parafoil) et une partie gonflée à l'hélium (pour se maintenir en vol également en l'absence de vent) présente de nombreux intérêts. Un exemple d'un tel dispositif est représenté sur la figure 4. Le dispositif mixte 40 comprend une enveloppe 5 hermétique et remplie d'un gaz plus léger que l'air, par exemple de l'hélium, reliée au sol par un câble 7 (qui peut comporter une partie conductrice comme décrit précédemment). Dans cet exemple, l'enveloppe comprend des ouvertures 41 traversant l'enveloppe de part et d'autre de telle sorte à former des tuyères dans lesquelles l'air peut s'engouffrer (effet parafoil). Avantageusement, chaque ouverture présente de part et d'autres des fenêtres 42, 43, dont l'une est plus grande que l'autre, entraînant une orientation naturelle de l'aile dans le sens du vent (ici symbolisé par une flèche). Les pointes conductrices 9 sont par exemple disposées sur une surface interne 44 des ouvertures et reçoivent le flux d'air qui favorise l'évacuation des charges résultant de l'effet Corona. L'effet parafoil permet d'accentuer le flux d'air. Selon une variante, il est envisageable d'installer le dispositif sur un bâtiment en hauteur, en la reliant au sol au moyen d'un élément conducteur. A une échelle supérieure, il est possible d'utiliser le relief du sol pour profiter de la différence de potentiel, par exemple entre le sommet et le bas d'une colline, d'une montagne ou d'une falaise. L'efficacité de l'invention dépend fortement de l'intensité du champ électrique. Or le champ électrique varie fortement, notamment au passage de nuages chargés par convection. Le dispositif peut être adapté pour optimiser la production d'électricité en fonction du champ mesuré, par exemple en réglant la hauteur du ballon supportant les pointes conductrices. According to other aspects of the invention, it is possible to integrate the conversion device with a kite or a parafoil. The case of the parafoil is particularly interesting since it includes areas with a high velocity airflow. The discharge tips can be placed in these areas for the airflow to effectively evacuate the loads. A mixed apparatus comprising a wind-swept part (parafoil) and a helium-inflated part (to stay in flight also in the absence of wind) has many interests. An example of such a device is shown in Figure 4. The mixed device 40 comprises a sealed envelope 5 and filled with a gas lighter than air, for example helium, connected to the ground by a cable 7 (which may comprise a conductive portion as described above). In this example, the envelope comprises openings 41 passing through the envelope on either side so as to form nozzles in which the air can rush (parafoil effect). Advantageously, each opening has on both sides windows 42, 43, one of which is larger than the other, resulting in a natural orientation of the wing in the direction of the wind (here symbolized by an arrow). The conductive tips 9 are for example disposed on an inner surface 44 of the openings and receive the flow of air which promotes the evacuation of the charges resulting from the Corona effect. The parafoil effect makes it possible to accentuate the flow of air. According to a variant, it is possible to install the device on a building in height, connecting it to the ground by means of a conductive element. On a higher scale, it is possible to use the relief of the ground to take advantage of the difference of potential, for example between the top and the bottom of a hill, a mountain or a cliff. The effectiveness of the invention depends strongly on the intensity of the electric field. However, the electric field varies greatly, especially in the passage of clouds charged by convection. The device can be adapted to optimize the production of electricity according to the measured field, for example by adjusting the height of the balloon supporting the conductive points.

L'influence d'un nuage chargé est prédominante et peut facilement inverser le sens du champ électrique. Habituellement, comme décrit plus haut, la terre est négative et le ciel positif. Mais au passage d'un nuage fortement chargé négativement à sa base, le champ électrique, entre la base du nuage et le sol, peut s'inverser. Le phénomène de décharge Corona est relativement différent dans le cas où l'aiguille est chargée positivement par rapport à l'air environnant (Corona positive) et dans le cas où l'aiguille est chargée négativement par rapport à l'air environnant (Corona négative). Le sens du champ pouvant s'inverser, le dispositif pourra avantageusement s'accommoder d'une décharge Corona positive et négative, éventuellement au moyen de dispositifs de réglage annexes qui pourront être asservis à la mesure du champ électrique ambiant. The influence of a charged cloud is predominant and can easily reverse the direction of the electric field. Usually, as described above, the earth is negative and the sky positive. But at the passage of a cloud heavily negatively charged at its base, the electric field, between the base of the cloud and the ground, can be reversed. The corona discharge phenomenon is relatively different in the case where the needle is positively charged relative to the surrounding air (positive corona) and in the case where the needle is negatively charged with respect to the surrounding air (negative corona). ). As the direction of the field can be reversed, the device can advantageously accommodate a positive and negative Corona discharge, possibly by means of adjunct adjusters which can be slaved to the measurement of the ambient electric field.

Selon une variante, la déposante a montré que l'effet Corona et son avalanche électrique peuvent être utilisés doublement, par exemple en considérant un ensemble de pointes comme décrit précédemment, placé dans un flux d'air, par exemple lorsque le support est un ballon captif placé en altitude, dans le vent. Dans le cas typique de beau temps où la terre est chargée négativement, les pointes émettent des électrons qui se démultiplient par effet d'avalanche. Un seul électron peut en engendrer 1010 en quelques secondes. Le flux d'air entraîne ces électrons et la masse d'air ainsi chargé négativement peut déclencher une décharge inverse sur des pointes situées en aval. Ainsi la Corona négative générée au niveau d'un ensemble de pointes peut entraîner une Corona positive, inverse, sur un ensemble de pointes situé en aval. Ce double effet peut permettre de multiplier la puissance électrique obtenue. Dans ce cas, il pourra y avoir plusieurs ensembles de pointes reliées ensemble, ces ensembles pouvant être sélectivement et alternativement connectés au sol. Le principe d'un double effet Corona est illustré sur la figure 5. Les pointes conductrices sont disposées sur une surface 51a d'un support, qui peut être par exemple la surface interne des ouvertures formant tuyères représentées sur la figure 4. Dans cet exemple, un élément ionisateur 52 est positionné en amont du sens du vent (symbolisé par une flèche), de façon à ce que des ions (symbolisés par un ensemble de charges positives et négatives 53) soient émis et poussés par le vent vers un premier ensemble de pointes 54 qui se retrouvent ainsi entourées d'un air plus conducteur et donc propice au déclenchement de l'effet Corona. Dans cet exemple, le premier ensemble de pointes subit un effet de Corona négative et les pointes émettent des électrons qui se démultiplient par effet d'avalanche. Le flux d'air entraîne ces électrons et la masse d'air ainsi chargé négativement déclenche une décharge inverse sur un second ensemble de pointes 55 situées en aval. Les pointes conductrices de chaque ensemble de pointes 54 et 55 sont connectées électriquement entre elles mais chacun des ensembles est isolé l'un de l'autre pouvant être connecté ou déconnecté au sol. Un éventuel effet parafoil, obtenu par exemple par formation d'une tuyère entre les surfaces 51a et 51b tel qu'il est également décrit dans l'exemple de la figure 4, permet d'accentuer le flux d'air et de favoriser l'évacuation des charges. Selon une variante, la surface supérieure 5 lb est rendue conductrice, faisant effet de contre électrode pour favoriser encore l'effet Corona. Typiquement, la contre électrode est positionnée à une hauteur comprise entre 3 à 10 fois la hauteur des pointes. According to one variant, the applicant has shown that the Corona effect and its electrical avalanche can be used doubly, for example by considering a set of tips as previously described, placed in an air flow, for example when the support is a balloon. captive placed in altitude, in the wind. In the typical case of good weather where the earth is negatively charged, the spikes emit electrons which are multiplied by the avalanche effect. A single electron can generate 1010 in a few seconds. The air flow drives these electrons and the negatively charged air mass can trigger reverse discharge on downstream peaks. Thus the negative corona generated at a set of points can cause a positive corona, inverse, on a set of points located downstream. This double effect can make it possible to multiply the electric power obtained. In this case, there may be several sets of tips connected together, these sets can be selectively and alternately connected to the ground. The principle of a double Corona effect is illustrated in FIG. 5. The conductive tips are disposed on a surface 51a of a support, which may be, for example, the internal surface of the nozzle openings shown in FIG. 4. In this example , an ionizing element 52 is positioned upstream of the direction of the wind (symbolized by an arrow), so that ions (symbolized by a set of positive and negative charges 53) are emitted and pushed by the wind towards a first set 54 points which are thus surrounded by a more conductive air and therefore conducive to triggering the Corona effect. In this example, the first set of tips undergoes a negative corona effect and the tips emit electrons which are scaled down by avalanche effect. The air flow entrains these electrons and the air mass thus negatively charged triggers an inverse discharge on a second set of tips 55 located downstream. The conductive tips of each set of tips 54 and 55 are electrically connected to each other but each of the sets is isolated from each other and can be connected or disconnected to the ground. A possible parafoil effect, obtained for example by forming a nozzle between the surfaces 51a and 51b as it is also described in the example of FIG. 4, makes it possible to accentuate the flow of air and to favor the evacuation of loads. According to one variant, the upper surface 5b is made conductive, acting against the electrode to further promote the Corona effect. Typically, the counter electrode is positioned at a height between 3 to 10 times the height of the tips.

L'effet Corona est obtenu en laboratoire en approchant une pointe chargée, négativement ou positivement, d'une pièce métallique relativement plane reliée à la Terre et qui constitue une contre électrode. La forte différence de potentiel associée à une distance réduite entre l'électrode et sa contre électrode produisent un important champ électrique responsable de l'effet Corona. Dans le cas le plus simple d'un ballon porteur de pointes et raccordé à la terre, la contre électrode peut être considérée comme le ciel lui-même, ou l'électrosphère, la partie supérieure de l'atmosphère, conductrice, et chargée à + 300 000 V par rapport à la terre. De façon à augmenter le champ électrique localement et favoriser le déclenchement d'un effet Corona, il peut être intéressant de rapprocher une contre électrode de la pointe. L'effet de contre électrode peut être obtenu au niveau du sol, entre la base du câble de rappel et la terre. Cet effet peut également être obtenu entre les pointes portées par le support et une surface conductrice, les pointes et la surface étant alternativement raccordées à la terre ou plongées dans l'air sans raccordement à la terre. Ce raccordement alternatif de tout ou partie du système de pointes et/ou de surface peut être réglé pour coïncider avec un transfert de charge, entre l'électrode et sa contre électrode, et optimiser les effets de décharge alternative de l'un vers l'autre. Ce dernier principe permet, de plus, de créer un courant alternatif, particulièrement adapté à la collecte et au transport. De façon avantageuse, l'électricité obtenue selon l'invention est parfaitement renouvelable puisque le champ électrique terrestre est naturellement entretenu par la rotation de la Terre et le rayonnement solaire. Elle offre, de plus, l'avantage d'être disponible aussi bien de jour que de nuit, contrairement à l'énergie solaire ; et en absence de vent, contrairement à l'énergie éolienne. Ainsi, le dispositif présenté est un convertisseur d'énergie atmosphérique permettant la génération d'un courant électrique qui peut être consommé sur place, i.e., en altitude, ou au pied du ballon ou encore contribuer à l'alimentation du réseau de distribution d'électricité ou être destiné à des autres formes d'exploitation. The Corona effect is obtained in the laboratory by approaching a charged tip, negatively or positively, of a relatively flat metal part connected to the Earth and which constitutes a counterelectrode. The large potential difference associated with a reduced distance between the electrode and its counter electrode produces a large electric field responsible for the corona effect. In the simplest case of a balloon carrying spikes and connected to the earth, the counter electrode can be considered as the sky itself, or the electrosphere, the upper part of the atmosphere, conductive, and charged to + 300 000 V compared to the earth. In order to increase the electric field locally and promote the triggering of a Corona effect, it may be interesting to bring a counter-electrode to the tip. The counter electrode effect can be obtained at ground level, between the base of the return cable and the ground. This effect can also be obtained between the points carried by the support and a conductive surface, the tips and the surface being alternatively connected to the ground or immersed in the air without connection to the ground. This alternative connection of all or part of the tip and / or surface system can be adjusted to coincide with a charge transfer between the electrode and its counter electrode, and to optimize the alternating discharge effects of one to the other. other. This last principle allows, moreover, to create an alternating current, particularly adapted to the collection and the transport. Advantageously, the electricity obtained according to the invention is perfectly renewable since the terrestrial electric field is naturally maintained by the rotation of the Earth and solar radiation. It also offers the advantage of being available both day and night, unlike solar energy; and in the absence of wind, unlike wind energy. Thus, the device presented is an atmospheric energy converter for generating an electric current that can be consumed on site, ie, at altitude, or at the foot of the balloon or contribute to the power supply of the distribution network. electricity or for other forms of exploitation.

Bien que décrite à travers un certain nombre d'exemples de réalisation détaillés, le dispositif de conversion d'énergie électrique atmosphérique et la méthode selon l'invention comprend différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications qui suivent. Although described through a number of detailed exemplary embodiments, the device for converting atmospheric electric energy and the method according to the invention comprises various variants, modifications and improvements which will be apparent to the man of the invention. art, it being understood that these different variants, modifications and improvements are within the scope of the invention, as defined by the following claims.

Claims

REVENDICATIONS1. Device (1) for converting atmospheric electrical energy into electrical current, comprising: - a set of electrically conductive tips (9), - a support (5) on which said tips are arranged, the support being situated at an altitude given by ground ratio, generating a difference in electrical potential between the tips and the surrounding air, the shape of the tips being determined to generate at the end of each tip an electric discharge in the air under the effect of the potential difference - means for electrical connection of said ground points for recovering the electrical power generated by all the electric discharges.

2. Device according to claim 1, wherein the conductive tips have a length substantially less than 2 mm, preferably substantially less than 200 microns, a diameter substantially less than 200 microns, preferably substantially less than 20 microns, and an end with a radius curvature substantially less than 2 microns, preferably substantially less than 0.2 microns.

3. Device according to one of the preceding claims, wherein the support comprises a surface, the tips being disposed substantially perpendicular to the surface.

4. Device according to claim 3, wherein the support comprises a textile web (10) having an outer coating layer (13), the conductive tips being disposed perpendicularly to the surface of the outer coating layer.

5. Device according to claim 4, wherein the outer coating layer (13) is conductive and the conductive tips (9) are formed by asperities of the coating layer.

6. Device according to claim 5, wherein said asperities have a length of substantially between 50 and 200 microns, a diameter substantially between 5 and 20 microns and an end with a radius of curvature substantially between 0.05 and 2 microns.

7. Device according to one of the preceding claims, wherein the conductive tips form sets of tips electrically connected to each other, said sets of points can be selectively and alternately connected to the ground by the connecting means.

8. Device according to claim 7 wherein a first set of tips (54) is arranged upstream of the direction of an air flow to generate a discharge of a given sign and a second set of points (55) is arranged downstream of the first set of tips to generate a discharge of opposite sign.

9. Device according to one of the preceding claims, wherein the support is a structure formed of a hermetic envelope (5) containing at least one gas lighter than air, connected to the ground by a cable (7), whose at least one part is conductive.

10. Device according to claim 9 in that it depends on one of claims 4 to 8 wherein the hermetic envelope comprises a textile web (10) between a first inner coating layer (12) and a second layer external coating (13), the conductive tips being arranged perpendicularly to the surface of the outer coating layer.

11. Device according to one of the preceding claims wherein the support is formed for all or part of a parafoil.

12. Device according to claim 11, wherein the support is a mixed structure comprising a hermetic envelope (5) containing at least one gas lighter than air, said envelope being provided with through apertures (41) forming a parafoil.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an ionizing element (52).

14. Device according to claim 12, characterized in that the ionizing element (52) is positioned upstream of the conductive points relative to the expected direction of the wind.

15. Device according to claim 13, characterized in that the support being a structure formed of a hermetic envelope containing at least one gas lighter than air and profiled to orient in the wind, the ionizing element is positioned on the part of the support facing the wind, upstream of the conductive points.

16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a counter electrode (5 lb) formed of a conductive surface disposed opposite the conductive points (9).

17. A method of converting atmospheric electrical energy into electric current, comprising: - the arrangement of a set of electrically conductive tips on a support, - the elevation of the support at a given altitude relative to the ground, generating a difference of electrical potential between the tips and the surrounding air, the shape of the tips being determined to generate at the end of each tip an electric discharge in the air under the effect of the potential difference, - the electrical connection of said tips to the soil to recover the electrical power generated by all electrical discharges.