Brevet FR3007901A1 — publié le 20150102

Paratonnerre à dispositif d'amorçage à émission d'un gaz ou d'un mélange de gaz à faible tension d'amorçage. Le brevet concerne un paratonnerre à dispositif d'amorçage dont le principe de fonctionnement est basé sur l'émission d'un gaz ou d'un mélange de gaz ayant la propriété de réduire la tension d'amorçage du traceur ascendant. A cet effet, le paratonnerre (P) est équipé des éléments suivants : Un réservoir à gaz comprimé (RG), le mât du paratonnerre peut être avantageusement utilisé à cet effet. - Une électrovanne (EV) avec son circuit de commande intégré dans le circuit (UC). Ce dispositif permet de contrôler la libération et le débit du gaz dans le volume autour de la pointe du paratonnerre. - Un capteur (CC) qui mesure le champ électrique ambiant et/ou le champ électromagnétique émis par les coups de foudre survenus dans les régions voisines du site protégé par le paratonnerre. Au delà d'un seuil critique, le dispositif (UC) envoie un signal d'ouverture au circuit de commande de l'électrovanne (EV). Ce circuit permet de maintenir l'émission du gaz tant que la menace d'un coup de foudre n'a pas disparu. Le circuit (UC) permet de mesurer la quantité de gaz restant dans le réservoir. Lorsque cette dernière n'est pas suffisante, le circuit (UC) déclenche une alerte pour recharger le réservoir à gaz. - Un circuit permettant de vérifier les fonctions principales du paratonnerre à l'approche d'un nuage orageux est intégré dans le circuit (UC). La fonction principale de protection contre l'impact direct d'un coup de foudre du paratonnerre est de fait complétée par une fonction de prévention « avertisseur d'orage (AO)». Cette fonction est réalisée par le capteur de champ électrique (CC) et le circuit associé se trouvant dans (UC). Le paratonnerre est, en outre, équipé d'un dispositif (DL) permettant une localisation précise des coups de foudre survenus dans la région. La fonction de prévision permet de prendre certaines dispositions qui s'imposent avant l'arrivée d'un coup de foudre. A titre d'exemple, à l'approche d'un coup de foudre, éviter le déplacement de produits hautement inflammables, limiter le mouvement du personnel dans les endroits les plus exposés du site et/ou basculer l'alimentation d'une installation à risque (hôpitaux, sites agricoles avec des animaux, chaînes de fabrication, serveur informatique) sur une source de secours (groupe électrogène, batterie avec onduleur). Le paratonnerre est aussi équipé d'une balise d'alerte constituée de LEDs, haute puissance, placées autour et à proximité de sa pointe pour prévenir de l'imminence d'un coup de foudre. Les fonctions de protection, de prévention du paratonnerre sont complétées par une troisième fonction (CCF). En association avec le capteur de coup de foudre (CF) le circuit (UC) permet de caractériser et d'horodater les coups de foudre captés par le paratonnerre. Toutes ces informations sont collectées et transmises par radio à une base (UT) se trouvant à la portée du paratonnerre. Elle est équipée de trois voyants lumineux (3 niveaux d'alerte), d'un avertisseur sonore (« buzzer ») dont le rôle est d'alerter la personne chargée de la protection du site. Elle est, en outre équipée d'un écran LCD et d'un clavier permettant de contrôler et de configurer le paratonnerre. Cette base est raccordée au secteur via un bloc d'alimentation qui sert aussi à charger une batterie interne. Elle dispose de deux ports entrée/sortie (USB et RJ45) qui lui permettent d'être connectée par une liaison informatique au poste de contrôle, de surveillance et de traitement (PCST) et au réseau internet. Le fonctionnement de tous ces dispositifs nécessite une source d'énergie. A cet effet, le paratonnerre doit être équipé d'un panneau solaire (PS) et/ou d'une petite éolienne (E) en plus d'un dispositif de stockage d'énergie (DSE) permettant d'alimenter le système lorsque la source d'énergie n'est pas suffisante (nuits sans vent). A défaut d'une source d'énergie embarquée dans le paratonnerre, le dispositif doit être alimenté par une source d'énergie indépendante. Cette invention peut trouver son application dans la protection des personnes et des biens contre les coups de foudre et leurs effets. Comme représenté sur la figure 2 et la figure 3 ci-annexées, le paratonnerre (1) qui fait l'objet de cette invention est composé principalement : - D'une tige métallique (13) reliée à la terre, - d'une source d'énergie solaire (7) et/ou éolienne (8), le support des cellules solaire (9) est isolé par rapport à la terre, il peut être utilisé avantageusement comme capteur de champ électrique, - d'un dispositif de stockage de l'énergie (18) muni d'un système électronique de commande et de contrôle (15), - d'un réservoir de gaz comprimé (12), d'une électrovanne (14) permettant l'ouverture ou la fermeture du circuit de libération du gaz (16) et (17), d'une électrode (3) munie d'un ou plusieurs trous (2) d'échappement de gaz à son extrémité, d'un dispositif (5) de mesure et de caractérisation d'un coup de foudre capté par le paratonnerre, d'un dispositif (11) qui en combinaison avec le capteur de champ électrique permet une localisation précise des coups de foudre survenus dans les environs du paratonnerre, d'une antenne (6) permettant la communications radio avec le paratonnerre, d'une balise d'alerte (4) pour prévenir de l'arrivée imminente d'un coup de foudre. D'une base de contrôle du paratonnerre (20), équipée d'une antenne radio (21), de trois voyants lumineux correspondants à trois niveaux d'alerte (22, 23 24), d'un dispositif d'alerte sonore (25), d'un écran LCD (27), d'un clavier (28), d'un point de raccordement au secteur (29) et de deux ports entrée/sortie (30) et (31). Cette base permet de contrôler et de configurer les paramètres du paratonnerre, ces opérations peuvent être effectuées de 3 façons différentes. La première dite « locale », consiste à paramétrer le paratonnerre sur place en utilisant le clavier (28) et l'écran LCD (27) de la base (20), la seconde dite « déportée », consiste à connecter la base (20) à un ordinateur (33) en utilisant soit le port d'entrée/sortie réseau (30) et une liaison informatique (32) avec ou sans routeur (34), soit le port d'entrée/sortie USB (31). Et la dernière dite « à distance » consiste à se connecter sur la base (20) via le réseau internet (35) en passant par le routeur (34) et la liaison informatique (32). Dans cette dernière configuration, la base (20) peut être paramétrée pour transmettre, par courrier électronique, toutes les alertes à la personne chargée de la sécurité du site. La base est pourvue aussi d'une page http qui permet par radio de configurer les paramètres du paratonnerre et de récupérer toutes les données qui y sont stockées. La présente invention trouve son application dans la protection contre l'impact direct de la foudre de toute structure, immeuble, maison, usine, raffinerie, installation agricole, monument, centre de loisir, pylône de télécommunication, centrale électrique, lignes de transport d'énergie, etc. Nous devons le premier dispositif de protection contre la foudre à Mr. J. Benjamin Franklin (1706-1790) qui a proposé le paratonnerre qui porte son nom. Il est composé d'une tige métallique reliée à la terre et pointue dans sa partie supérieure. Son principe de fonctionnement est le suivant : A l'approche d'un nuage orageux, le champ électrique moyen au niveau du sol augmente jusqu'à atteindre des valeurs de l'ordre de 10 kV/m. Pour une telle valeur du champ moyen, le champ local dans la région voisine de la pointe de la tige de Franklin peut, à cause de l'amplification due à l'effet de pointe, atteindre des valeurs suffisamment grandes pour provoquer un effet couronne. Ce dernier correspond à la formation d'un milieu ionisé (plasma) très localisé autour de la pointe. Il est engendré par une multitude d'avalanches électroniques qui se succèdent de façon quasi-autonome. Les électrons germes qui sont à l'origine de ces avalanches peuvent être créés par divers mécanismes, ionisation naturelle due à la radioactivité et aux rayons cosmiques, détachement des électrons des ions négatifs, photo-ionisation du gaz, etc. Durant la phase de maturité du nuage orageux le processus d'électrisation s'amplifie. Il produit une charge d'espace de plus en plus importante et un champ électrique nuage-sol de plus en plus intense. Lorsque le champ électrique devient suffisamment grand, il génère un coup de foudre qui commence par la formation, au sein du nuage, d'un traceur descendant qui se propage par bonds de quelques dizaines de mètres en direction du sol. Pendant cette phase, l'effet couronne sur la pointe de la tige de Franklin s'amplifie et le volume d'expansion du plasma autour de la pointe augmente. Lorsque le traceur descendant atteint des altitudes assez basses (inférieures à 100 m), il développe au voisinage de la pointe de franklin un champ électrique pouvant dépasser quelques centaines de kV/cm. En présence d'un tel champ, des décharges électriques filamentaires, appelées dard ou « streamer », prennent naissance dans le volume ionisé créé par l'effet couronne et se propagent en direction du traceur descendant en laissant chacune derrière elle un canal d'air partiellement ionisé. En fonction de l'énergie dont elles disposent au moment de leur amorçage, énergie électrostatique emmagasinée dans la capacité « pointe de Franklin - traceur descendant », elles peuvent parcourir des distances plus ou moins grandes avant de s'éteindre et de disparaître. Chacune de ces décharges est suivie d'une période sombre qui correspond à la durée nécessaire au rétablissement de la distribution du champ électrique sur la pointe à laquelle s'ajoute le temps aléatoire de formation d'un nouvel électron germe. Celle qui démarre le plus tôt en disposant d'une énergie optimale, peut se transformer en traceur ascendant et aller jusqu'à la jonction avec le traceur descendant, c'est la capture du coup de foudre. Le paratonnerre (tige) de Franklin appelé également pointe inerte (ou sèche) tire son efficacité de l'effet de pointe qui permet d'amplifier suffisamment le champ électrique local pour amorcer le traceur ascendant. L'idée du paratonnerre à dispositif d'amorçage (PDA) découle d'observations expérimentales faites par des chercheurs en essayant de reproduire des décharges atmosphériques dans des laboratoires haute tension. En soumettant une tige simple à une série de chocs de foudre, les chercheurs ont remarqués que le temps d'amorçage varie dans un intervalle [TaPTSMin, TapTsmax] dont la valeur moyenne est TaPTS. L'idée, est donc d'ajouter à la tige un dispositif de façon à ce que l'amorçage se produise dans un intervalle plus petit [TaPTSmin, TaPDAMax] dont la valeur moyenne est TaPDA. On remarquera que l'intervalle d'amorçage d'un PDA est inclus dans l'intervalle d'amorçage d'une tige simple (la borne inférieure TaPTSmin des deux intervalles est la même). Il en découle donc que l'avance à l'amorçage d'un PDA est bornée par (TaPTSTaPTSMin). Le PDA fonctionne donc dans la partie inférieure de l'intervalle d'amorçage d'une tige simple et n'a pas, pour des raisons énergétiques évidentes, la prétention d'amorcer des traceurs ascendants à des temps inférieurs à TaPTSMin. 3 00 7901 En faisant ces tests, les chercheurs ont fait une autre observation importante. La mesure du temps d'amorçage se fait sur l'onde de tension appliquée au plateau supérieur, autrement dit, le temps mesuré correspond, en fait, au temps de claquage, c'est-à-dire, à la jonction du traceur ascendant avec le plateau supérieur. Une décharge qui s'amorce très tôt, dans la partie basse de l'intervalle [TaPTSMin, TaPTSMax.15 se propagera dans un champ électrique relativement faible, et mettra par conséquent plus de temps pour arriver au plateau supérieur. En revanche, une décharge qui s'amorce très tard, dans la partie haute de l'intervalle IT - aPTSMin, TaPTSMax13 se propagera dans un champ électrique relativement fort, et mettra par conséquent moins de temps pour arriver au plateau supérieur. Les mesures réalisées démontrent que ces déductions sont fausses. Cela signifie que la vitesse de propagation du traceur ascendant n'est pas entièrement déterminée par la valeur du champ électrique, sinon tous les traceurs arriveraient au même instant sur le plateau supérieur et le temps mesuré aurait été le même (Tap-rsmin= Tansmax). La conception du dispositif à ajouter à la tige simple pour en faire un PDA ne peut se faire sans la compréhension des phénomènes qui sont à l'origine de la dispersion du temps d'amorçage. Elle fait intervenir essentiellement deux paramètres : Champ électrique Un des mécanismes les plus importants dans la formation de toute décharge électrique est la multiplication des charges par ionisation (avalanche). Ce processus se produit lorsque l'énergie cinétique acquise sous l'effet du champ électrique par une partie non négligeable des électrons libres est suffisante pour qu'ils puissent, lors de leurs collisions avec les molécules neutres de l'air, les ioniser. L'énergie moyenne em que gagne un électron libre entre deux collisions successives est déterminée par le produit du champ électrique E par la distance moyenne entre deux collisions (libre parcours moyen) itn, em = itn E. Cette énergie est exprimée de préférence en fonction du rapport E/N puisque la distance .147, est inversement proportionnelle à la densité de l'air N. Notons que le champ électrique E qui intervient dans ces relations est le champ électrique local, ainsi, dans les configurations où le champ électrique est uniforme (système plan-plan de Rogovski), le champ électrique local est égal au champ électrique moyen. Dans ce type de configuration, la formation de la décharge électrique se produit, dans l'air sous la pression atmosphérique (P = 1 Atm = 760 mm Hg = 760 Torr, N = 2,4 1019 cm-3), lorsque le champ électrique moyen est supérieur à la valeur seuil de 25 kV/cm. Par contre, dans les configurations où le champ électrique n'est pas uniforme (système pointe-plan), le champ électrique local varie dans l'espace et sa valeur en un point donné peut être très différente de celle du champ électrique moyen. A cause de l'effet de pointe (cité plus haut), la valeur du champ électrique peut être extrêmement élevée au voisinage immédiat de la pointe (aspérité) et décroît rapidement en s'éloignant de celle-ci. Très loin de la pointe, elle devient quasiment constante mais très faible. Dans ce type de configuration, on définit en général ce que l'on appelle la région active qui est le volume recouvrant la pointe dans lequel le champ électrique local est supérieur au champ disruptif de l'air (25 kV/cm). Une fraction non négligeable des électrons libres présents dans ce volume peut acquérir suffisamment d'énergie pour provoquer le processus d'ionisation et engendrer des avalanches électroniques. La transition entre ces avalanches et la formation d'une décharge électrique dépend d'un paramètre, déduit directement de la distribution du champ électrique, appelé la longueur de l'avalanche. Celle-ci mesure, sur une ligne du champ électrique, l'épaisseur de la région active. Elle nous renseigne sur la taille de l'avalanche (nombre de charge dans une avalanche) et donc sur la formation de la décharge électrique puisque celle-ci ne peut se produire que si l'avalanche dépasse une taille critique. A cause de l'effet de pointe, dans les configurations à champ non uniforme, la décharge électrique s'amorce pour des champs électriques moyens beaucoup plus faibles que le seuil de 25 kV/cm. Cela dépend des paramètres géométriques du système (rayon de courbure de la pointe, rapport entre la hauteur de la pointe et la distance inter-électrodes, ...). Le choix de ces paramètres revêt par conséquent, toute son importance dans la conception et la réalisation d'un paratonnerre. Electron germe La formation d'une décharge ascendante (leader ascendant) sur une tige simple ne dépend pas uniquement de la valeur du champ électrique sur sa pointe. La distribution aléatoire des temps d'amorçage, obtenus expérimentalement en simulant sur cette tige une série de décharges électriques du type « foudre » dans un laboratoire haute tension, ne peut être expliquée que par la présence de processus stockastiques. Cela signifie que pour une même valeur du champ électrique sur la pointe de la tige, une décharge électrique peut se former mais peut également ne pas se former. La raison en est toute simple, nous savons que toute décharge électrique est provoquée par un électron initial. Si cet électron se trouve dans la région très proche de la pointe (région active) où la valeur du champ électrique est élevée (supérieure au champ disruptif de l'air - 2,5 MV/m), il peut engendrer une avalanche électronique. Pour que cette avalanche se transforme ensuite en décharge électrique, elle doit être de taille suffisante, et pour cela, il faut que l'électron initial soit à l'intérieur de la région active le plus loin possible de la pointe pour lui garantir la longueur de l'avalanche la plus grande possible. Dans l'air atmosphérique, l'électron initial est créé par les rayons cosmiques ou la radioactivité naturelle à raison de 8 à 20 paires « électron-ion positif » par cm3 et par seconde, ce qui veut dire que la probabilité de présence de l'électron dans la région active est très faible compte tenu du très faible volume de cette région. Cette rareté des électrons dans la région active fait que lorsque la valeur du champ électrique sur la pointe est suffisante pour provoquer un amorçage, celui-ci peut ne pas avoir lieu simplement parce qu'il n'y a pas d'électron germe initial (ou s'il y en a, il est mal placé). Ceci se traduit par un temps de retard à l'amorçage aléatoire. Plus la densité des charges libres (électrons) dans le voisinage du paratonnerre est grande, plus faible est le temps de retard à l'amorçage. Ce principe est à la base du fonctionnement d'un paratonnerre à dispositif d'amorçage « PDA ». Il consiste à équiper une tige simple (tige de Franklin) d'un dispositif qui permet de créer les conditions optimales pour réduire le temps de retard à l'amorçage. Champ électrique de stabilisation Lorsque les deux conditions ci-dessus sont satisfaites, une décharge électrique très localisée « glow » peut se former sur la pointe du paratonnerre. Avant de devenir un traceur ascendant, cette décharge passe d'abord par une étape dite dard « streamer » qui correspond à la formation sur la pointe du paratonnerre d'un ou de plusieurs filaments ionisés (1014 à 1015 charges/cm) se propageant dans toutes les directions à des vitesses variant de 10 à 2.10 m/s. Seul le filament disposant des conditions optimales de propagation peut parcourir des distances importantes éliminant du coup, par répulsion électrostatique, tous les autres concurrents. Comme pour l'amorçage, la propagation de la décharge dard « filament », est conditionnée par la valeur du champ électrique et le nombre d'électrons germes au voisinage de sa tête. La valeur du champ électrique entre la tête de la décharge dard et le traceur descendant est déterminée par leur différence de potentiel et par la distance qui les sépare. Par ailleurs, le filament de la décharge présente une résistance ohmique au passage du courant de la décharge. Il engendre, de ce fait, une chute de tension. Si l'on suppose que la conductivité électrique dans le canal de décharge est constante, cette chute de tension est d'autant plus grande que la distance parcourue par la décharge est plus importante. En réalité, les échanges d'énergie entre les particules chargées ou excitées et les particules neutres de l'air induisent une augmentation de la température de l'air contenue dans le canal de décharge. Cette élévation de température conduit, par un processus hydrodynamique complexe, à la reprise de l'ionisation et par conséquent à l'augmentation de la conductivité électrique. Pour un paratonnerre à tige simple, la propagation du traceur ascendant se maintient tant que la diminution de la valeur du champ électrique due à la chute de tension totale (résistance de terre + résistance du canal de décharge) est au moins compensée par l'amplification apportée par le rapprochement du leader descendant, on dit alors qu'il tire son énergie de l'atmosphère. Dans le cas contraire, la décharge ascendante meurt avant d'atteindre le traceur descendant. Pour un paratonnerre à dispositif d'amorçage PDA, le maintient de cet équilibre est critique puisque, à cause de l'avance à l'amorçage, la décharge ascendante amorce dans un champ électrique plus faible. Deux solutions sont alors envisageables. La première consiste à minimiser, voir empêcher, toute décharge couronne intempestive de façon à garantir une énergie maximale au traceur ascendant. Dans ce cas, le choix de l'instant d'amorçage de celui-ci est crucial. La seconde consiste à équiper le PDA d'un élément de stockage de l'énergie (condensateur) dont le rôle est de compenser la chute de tension engendrée par le courant de décharge. L'entretien d'une décharge électrique et sa transformation en traceur ascendant sont donc complètement déterminés par des critères énergétiques qui pourraient être exprimés, comme le suggèrent des études récentes, en fonction de la valeur du champ électrique moyen. Selon ces études, l'entretien d'une décharge électrique et sa transformation en traceur ascendant se produit lorsque la valeur du champ électrique moyen est supérieure à une valeur seuil appelée « champ de stabilisation », c'est la valeur du champ électrique moyen au delà de laquelle toute décharge électrique qui s'amorce sur la pointe d'un paratonnerre se transforme automatiquement en traceur ascendant suffisamment énergétique pour se propager jusqu'au traceur descendant. Depuis longtemps, en combinaison avec l'effet de pointe de la tige de Franklin, des moyens ont été mis en oeuvre pour augmenter le rayon de protection du paratonnerre. Parmi ces moyens, on distingue trois types : 1) Electrons germes initiaux Ces moyens agissent sur le milieu environnant le paratonnerre et le préparent à un éventuel coup de foudre en y augmentant la densité des charges libres et donc des électrons germes initiaux. Pour créer des charges libres dans l'air, plusieurs solutions ont été proposées parmi lesquelles on peut citer : - Des moyens utilisant une source radioactive qui consistent à installer directement sur le paratonnerre des pastilles d'éléments radioactifs qui émettent des rayons énergétiques « a ». Par ionisation, ce rayonnement permet d'augmenter la fréquence de production des paires électrons/ionspositifs dans l'air. Cette solution ne peut être envisagée compte tenu des restrictions réglementaires de l'utilisation des radio-éléments dans la plupart des pays et notamment, en France, leur interdiction définitive dans la fabrication des paratonnerres (Journal Officiel de la République Française du 20 octobre 1983) Des Moyens faisant appel à une source électrique extérieure, telle une batterie ou un générateur haute tension, connectée entre la pointe du paratonnerre et la terre. Cette solution implique des opérations de maintenance qui la rendent onéreuse et peu pratique. Des moyens utilisant une source piézo-électrique qui consistent à équiper le paratonnerre d'un dispositif mécanique qui, sous l'action du vent, exerce une pression sur des éléments en céramique piézo-électrique, lesquels délivrent une tension qui est appliquée sur la pointe du paratonnerre. Pour protéger les cellules piézo-électriques de l'impact direct de la foudre, la pointe du paratonnerre est placée dans une coque (tête) conductrice reliée à la terre. Un système d'orifices est réalisé dans les parties supérieure et inférieure de cette coque de telle sorte que les charges qui y sont créées par la pointe soient expulsées par effet Venturi. Bien que tout nuage orageux soit accompagné d'un vent plus ou moins intense, n'étant pas équipé de dispositif de stockage et de contrôle de l'énergie, ce système est conditionné par la présence du vent dans les quelques instants qui précédent le coup de foudre. 2) Zone active Ces moyens visent à générer une impulsion haute tension sur la pointe du paratonnerre de façon à augmenter, pendant la durée de cette impulsion, le volume de la zone active. Le choix de l'instant où l'impulsion est générée revêt ici une importance critique (ni trop tôt ni trop tard). Pour qu'elle soit efficace, l'impulsion doit être appliquée juste au moment où les conditions de champ électrique pour l'amorçage du traceur ascendant sont satisfaites. Une légère avance ou un léger retard peut avoir une conséquence contraire au but recherché. Parmi les moyens utilisant ce principe, nous pouvons citer : 9 3007901 - Des moyens équipés d'une électrode pour capter le champ électrique ambiant et/ou sa variation temporelle. Le système formé par cette électrode et la partie du paratonnerre connectée à la terre se comporte comme un condensateur dont la capacité est très faible (moins d'une dizaine de pF). Dans certains de ces paratonnerres, ce condensateur permet de charger un autre condensateur dont la capacité est plus grande (quelque pF). Lorsque la valeur du champ électrique et/ou sa variation temporelle, dépasse un seuil donné, caractéristique de l'approche du traceur descendant, le condensateur est déchargé via un dispositif de façon à générer une impulsion haute tension sur la pointe du paratonnerre provoquant l'amorçage du traceur ascendant. Les paratonnerres équipés de ce système ne peuvent concilier l'avance à l'amorçage et le besoin énergétique nécessaire à la propagation du traceur ascendant. La capacité du condensateur entre la pointe du paratonnerre et la terre doit être à la fois suffisamment petite pour permettre une avance à l'amorçage mais suffisamment grande pour entretenir la propagation du traceur. - Des moyens équivalents à ceux décrits ci-dessus sauf qu'au lieu d'utiliser l'énergie électrostatique présente lors d'un nuage orageux pour charger le condensateur formé par la pointe et la terre, le paratonnerre est équipé d'une source d'énergie indépendante. L'avantage évident est de pouvoir augmenter la valeur du condensateur et donc la valeur de l'énergie qui y est stockée sans altérer la valeur de la tension à ces bornes. L'énergie de l'impulsion haute tension générée dans ces conditions n'est plus limitée par la géométrie du paratonnerre. Ces moyens utilisent, en outre, un organe de capture du champ électrique et/ou de sa variation temporelle pour déclencher la décharge du condensateur via un dispositif permettant de générer une impulsion haute tension. - Des moyens résultants de la combinaison des deux premiers ci-dessus. Ces moyens sont équipés de deux dispositifs. En utilisant un capteur de champ électrique, le premier dispositif déclenche l'amorçage d'une décharge électrique sur la pointe du paratonnerre en déchargeant un condensateur préalablement par le nuage orageux (énergie électrostatique) via un dispositif permettant de générer une impulsion haute tension sur celle-ci. Le courant engendrée par cette décharge électrique est mesuré par un capteur de courant, lorsque celui-ci est supérieur à un seuil de 1 A, seuil au dessus duquel la décharge électrique est du type traceur, le deuxième dispositif décharge un second condensateur de forte capacité via L'énergie stockée dans le condensateur est mise à la disposition du traceur ascendant pour entretenir sa propagation. Cette fois, le condensateur est chargé par une source d'énergie indépendante (cellules photovoltaïques ou éolienne). 3) Zone active et champ de stabilisation Les efforts qui ont été effectués jusqu'à aujourd'hui pour augmenter le rayon d'action des paratonnerres ont porté, sur le plan normatif, principalement sur l'amélioration du temps d'amorçage du précurseur ascendant. Cependant, l'efficacité d'un paratonnerre ne dépend pas uniquement de l'instant d'amorçage d'une étincelle (« streamer ») sur sa pointe. Encore faut-il 10 3007901 s'assurer que cette étincelle puisse se transformer en traceur (« leader ») ascendant capable de se propager sur une grande distance pour accrocher éventuellement le traceur descendant. Lors de sa propagation, le traceur ascendant tire l'essentiel de son énergie du champ électrique rayonné par le traceur descendant. Toutefois, la valeur de celui-ci peut être insuffisante lorsque l'amorçage du traceur ascendant se produit très tôt, le traceur descendant est alors très loin. Dans ces conditions, la propagation du traceur ascendant nécessite un apport minimal d'énergie extérieure pendant sa phase de démarrage. Cette énergie est d'autant plus grande que l'amorçage se produit plus tôt. Ce constat nous a amené à repenser entièrement le principe du paratonnerre à dispositif d'amorçage et à définir de nouveaux moyens de le concevoir. Ces moyens donnent naissance à une nouvelle génération de paratonnerres qui visent à palier les inconvénients des paratonnerres précités et à disposer d'un moyen sûr et efficace de protection contre l'impact direct de la foudre. Ces nouveaux moyens consistent à équiper le paratonnerre d'un réservoir contenant un gaz comprimé ayant une très faible tension d'amorçage (champ électrique disruptif). A l'approche d'un nuage orageux, ce gaz est libéré au voisinage de la pointe du paratonnerre par une électrovanne. En plus de sa tension d'amorçage très faible, le gaz doit impérativement avoir une densité plus faible que celle de l'air atmosphérique. Ainsi, poussé par la pression au niveau de l'échappement et par sa faible densité par rapport à l'air, le gaz s'élève au dessus de la pointe en créant un canal dans lequel les propriétés du gaz prédominent. La longueur du canal dépend de la durée d'échappement du gaz. Elle est d'autant plus importante que l'ouverture de l'électrovanne s'est produite tôt. Quant au rayon du canal, à proximité de la pointe, il est déterminé par le débit imposé à l'électrovanne, le rayon de l'orifice d'échappement et la pression dans le réservoir. En s'éloignant de la pointe, à cause de la diffusion du gaz dans l'air, le rayon du canal croit de façon parabolique avec une concentration de moins en moins importante. Dans le canal ainsi formé, deux parmi les trois paramètres décrits plus haut qui sont à la base de la conception de tout paratonnerre à dispositif d'amorçage sont combinés. D'une part, la tension d'amorçage étant beaucoup plus faible que celle de l'air, le volume de la zone active est plus important. D'autre part, pour la même raison, le champ de stabilisation décrit plus haut est très faible comparé à celui de l'air atmosphérique (5 kV/cm pour une décharge positive et 8 kV/cm pour une décharge négative). La compréhension et la réalisation de la présente invention se fera à l'aide de la description qui va suivre en référence aux dessins ci-annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs. Figure 1 : Le schéma bloc du circuit électronique général qui permet de réaliser le procédé selon l'invention. Figure 2: Le schéma de principe du paratonnerre montrant l'emplacement des ses divers éléments selon l'invention. Figure 3: Le schéma de principe de la base de contrôle du paratonnerre qui permet de réaliser le procédé selon l'invention. Figure 5-a : Le schéma de l'organe de capture du champ électrique et de son circuit de calibrage selon l'invention. Figure 9-a : Le schéma de l'organe de capture du courant de foudre et de son circuit de calibrage selon l'invention. Dans l'application au paratonnerre, un résultat de l'invention est de définir et réaliser, en référence aux figures ci-dessus la séquence des quatre phases suivantes : Phase 1 : En période hors orage, on transforme l'énergie naturelle solaire ou éolienne, par le dispositif approprié (cellules photovoltaïques (7), petite éolienne tangentielle (8)) en énergie électrique et on emmagasine celle - ci dans une batterie de grande capacité (18). Pendant cette phase, la valeur du champ électrique au voisinage du paratonnerre est mesurée de façon continue par l'organe de capture (9). Cette valeur est calibrée par le circuit (9-a) associé au capteur du champ électrique avant d'être traitée par un convertisseur analogique/digital intégré dans le circuit (15) lequel est équipé d'une mémoire pour stocker de façon cyclique les résultats obtenus. Pendant cette phase, la valeur du champ électrique étant relativement faible, la mesure de celui-ci se fait avec une fréquence d'une «mesure » toutes les 10 secondes. La mémoire implantée dans le circuit (15) est prévue pour un nombre limité de mesures (5 minutes), lorsque celle-ci est remplie le circuit (15) se charge de transmettre par radio son contenu à la base (20) se trouvant à portée du paratonnerre. Le début de chaque trame transmise à la base (20) contient les paramètres du paratonnerre (pression du gaz dans le réservoir (12), état de la batterie (18), température, tension fournie par les cellules photovoltaïques (7) et/ou éolienne (8), etc.). Cette base (20) est équipée d'une mémoire plus importante (24 heures), de trois voyants lumineux (22, 23, 24), d'un dispositif d'alerte sonore (25) et de deux ports entrée/sortie, un port réseau (30) et un port USB (31). Lors de la réception des données transmise par le circuit (15), le circuit de la base (20) se charge de les horodater avant de les enregistrer dans sa mémoire. Phase 2 : A l'approche d'un nuage orageux, la valeur du champ électrique augmente progressivement. Nous avons défini 3 niveaux ou paliers d'alerte qui peuvent être paramétrés en fonction de la configuration du site sur lequel est installé le paratonnerre. Par défaut, les seuils d'activation du champ électrique correspondant aux 3 niveaux sont 4, 8 et 12 kV/m. Lorsque la valeur du champ électrique franchit le premier ou le deuxième palier, le circuit (15) envoie un signal à la base (20) pour activer respectivement le premier (22) ou les deux premiers voyants lumineux (22) et (23). Lorsqu'il franchit le troisième palier, le circuit (15) envoie un signal pour activer les trois voyants lumineux (22), (23) et (24) ainsi que le dispositif d'alerte sonore (25). A ce niveau d'alerte, certaines dispositions doivent être prises : - éviter le déplacement de produits hautement inflammables. - limiter le mouvement du personnel dans les endroits les plus exposés du site. - basculer l'alimentation d'une installation à risque (hôpitaux, sites agricoles avec des animaux, chaînes de fabrication, serveur informatique) sur une source de secours (groupe électrogène, batterie avec onduleur). Pendant cette phase, l'augmentation de la valeur du champ électrique peut être accompagné de coups de foudre lointains. Le cas échéant, ces coups de foudre sont captés et mesurés par le capteur de champ électrique, ils se traduisent par des petites impulsions caractéristiques qui apparaissent sur la courbe du champ électrique. A chacune de ces impulsions, le circuit (15) se met en attente des signaux provenant du dispositif de localisation (11). Ce dispositif est constitué de 3 microphones disposés à 120° autour du paratonnerre. Un de ces microphones est placé sur le point cardinal « Nord ». Lors de son installation, le paratonnerre doit être positionné, en utilisant par exemple une boussole, de sorte que le microphone « Nord » soit orienté vers le nord. Chacun des trois microphones est équipé d'un filtre passe bande ne laissant passer que la fréquence caractéristique d'un tonnerre. En mesurant le temps de retard, par rapport à l'impulsion détectée par le capteur de champ électrique, des signaux en provenance de ces microphones, le circuit (15) détermine la position et la distance, par rapport au paratonnerre, du point d'impact du coup de foudre correspondant à l'impulsion du champ électrique. Pendant cette phase, dès que le champ électrique franchit le deuxième niveau d'alerte, la mesure de celui-ci se fait avec une fréquence plus grande d'une mesure toutes les secondes, les échanges d'informations entre le circuit (15) et la base (20) deviennent plus importantes. L'activation d'un niveau d'alerte n'est effectif qu'après un temps appelé « temps de pré-activation », afin de s'assurer que la valeur du champ électrique ne dépasse pas le seuil d'activation correspondant au niveau, à cause des impulsions engendrées par les impacts de foudre lointains. Ce temps doit tenir compte du temps caractéristique de ces impulsions (« seconde), de la fréquence des mesures (1 mesure/seconde) et du temps moyen de régénération de la charge dans une cellule orageuse (10 secondes). Ce temps est défini pour chacun des niveaux d'alerte. C'est un paramètre configurable, séparément pour chaque niveau, sur la base (20), sa valeur par défaut est de 10 s. Phase 3 : Cette phase correspondant à la phase qui précède de quelques secondes à quelques minutes le déclenchement d'un coup de foudre dans la zone protégée par le paratonnerre. Pendant cette phase, la valeur du champ électrique peut être extrêmement élevée (> 25 kV/m). Nous avons fixé un seuil d'activation pour le champ électrique au-delà duquel le circuit (15) envoie au même temps un signal d'ouverture au circuit de commande de l'électrovanne (14) pour libérer le gaz au niveau de la pointe du paratonnerre, un deuxième pour activer le capteur de courant (5) dont le circuit est représenté sur la figure (5-a) et un troisième pour signaler l'arrivée imminente d'un coup de foudre en activant la balise d'alerte (4). Là aussi, ce seuil d'activation est accompagné de son « temps de pré-activation ». La valeur de ce seuil d'activation ainsi que son « temps de pré-activation » sont paramétrables via la base (20), par défaut, leurs valeurs sont fixées respectivement à 25 kV/m et 10 s. Sachant que la quantité de gaz dans le réservoir (12) et l'énergie stockée dans la batterie (18) sont limitées, le choix de cette valeur est très important, elle doit être optimisée de façon à minimiser les dépenses en gaz et en énergie tout en garantissant au paratonnerre une efficacité maximale. Si cette valeur est trop haute, la quantité de gaz libérée et l'énergie électrique consommée vont être minimes mais le paratonnerre sera moins efficace puisque la longueur du canal formé par le gaz sur sa pointe est plus petite. En revanche, si elle est trop basse, l'efficacité du paratonnerre est maximale mais on aura dépensé une importante quantité de gaz et d'énergie. Lors d'un coup de foudre, deux situations peuvent être envisagées. Si celui-ci est capté par le paratonnerre, le courant de foudre traversant le paratonnerre est mesurée par l'organe de capture (5) et il est calibrée par le circuit (5-a) associé au capteur du courant avant d'être échantillonné et traité par un convertisseur analogique/digital intégré dans le circuit (15). La fréquence d'échantillonnage est fixée à 2 ps. Les valeurs obtenues sont transmises par radio à la base (20) dans laquelle elles sont numérotées, horodatées et enregistrées. Pour discriminer les coups de foudre capté par le paratonnerre de ceux qui ne le sont pas, seuls ceux dont l'amplitude dépasse 1 kA sont considérés par le capteur de courant. Aussitôt le coup de foudre capté, le circuit (15) envoie un signal de fermeture au circuit de commande de l'électrovanne (18) et un autre pour désactiver la balise d'alerte (4) sauf si la menace d'un autre coup de foudre est présente autrement dit la valeur du champ électrique reste à un niveau très élevé comme décrit dans la phase 4. Si le coup de foudre n'est pas capté par le paratonnerre, le circuit (15) en association avec le dispositif de localisation (11) se charge de déterminer la position du point d'impact, l'enregistre et le transmet à la base (20) pour son horodatage et sa mémorisation comme décrit dans la phase 2. Dans ce dernier cas, l'électrovanne (18) doit rester ouverte. Phase 4 : C'est la phase de relaxation et de retour aux conditions sans risque. Lorsque les nuages orageux commencent à se dissiper, le champ électrique entame sa décroissance. De la même manière que pour les seuils d'activation décrits dans les phases précédentes, nous avons défini des seuils de désactivation avec leurs « temps de prè-désactivation ». Tous ces paramètres sont configurables séparément via la base (20). Lorsque la valeur du champ électrique passe en dessous du seuil de désactivation de l'électrovanne et si elle le reste au bout du « temps de prè-désactivation » alors le circuit (15) envoie au même temps un signal de fermeture au circuit de commande de l'électrovanne (18), un deuxième pour désactiver le capteur de courant (5) et un troisième pour désactiver la balise d'alerte (4). Par souci d'économie de gaz et d'énergie, le seuil de désactivation de l'électrovanne doit être le haut possible. Par défaut, la valeur de celui-ci est fixée à 15 kV/m, le « temps de prè-désactivation » correspondant est fixé à 10 s. par défaut, les seuil de désactivation du troisième, deuxième et premier niveau d'alerte sont respectivement 8, 4 et 2 kv/m, les « temps de prè-désactivation » correspondants sont de 10 s. REVENDICATIONS1. Un paratonnerre à dispositif d'amorçage dont le principe de fonctionnement est basé sur l'émission d'un gaz ou d'un mélange de gaz ayant la propriété de réduire la tension d'amorçage du traceur. A cet effet, le paratonnerre est équipé d'un réservoir de gaz, d'une électrovanne contrôlée par un circuit dans lequel sont intégrés, un dispositif de test et de vérification des paramètres les plus importants du paratonnerre, d'un avertisseur d'orage avec un dispositif de localisation des coups de foudre lointains, d'un compteur permettant de caractériser et d'horodater les coups de foudre captés par le paratonnerre et d'une balise d'alerte pour prévenir de l'imminence d'un coup de foudre. Il est agrémenté d'une base de contrôle placée à sa portée avec laquelle il est en communication radio permanente. Cette base est connectée à un ordinateur via une connexion réseau ou USB pour, d'une part, configurer les paramètres du paratonnerre et d'autre part récupérer les données enregistrées dans sa mémoire (paramètres du paratonnerre, évolution du champ électrique, localisation des coups de foudre lointains, caractérisation des coups de foudre captés par le paratonnerre). Elle est, en outre, équipée de voyants lumineux qui fixent et apportent plus de précision sur le niveau de l'alerte et d'une alerte sonore qui s'active lorsque le nuage orageux atteint sa maturité ou la quantité de gaz dans le réservoir est insuffisante. 2. Un paratonnerre selon la revendication 1 dans lequel le débit de gaz et optimisé afin de garantir une efficacité maximale. 3. Un paratonnerre selon les revendications 1 et 2 dans lequel est intégré un avertisseur d'orage qui suit de façon permanente l'évolution du champ électrique au voisinage du paratonnerre. 4. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 3 dans lequel l'organe de capture du champ électrique est une pièce métallique conductrice isolée par rapport à la terre, le support des cellules photovoltaïques peut être avantageusement utilisé à cet effet. Cette pièce est connectée à un condensateur dont la valeur est optimisée de sorte que la tension à ses bornes soit une image d'un champ électrique ambiant. 5. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 4 dans lequel l'avertisseur d'orage est équipé d'un dispositif de localisation des coups de foudre survenue dans la région. Ce dispositif est constitué de trois microphones disposés à 120° autour du para tonnerre. L'analyse des temps de retard des signaux provenant de ces microphones et filtrés pour ne laisser passer que la fréquence du tonnerre permet une localisation précise du point d'impact. 6. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 5 dans lequel est intégré un compteur dont le rôle est de numéroter, caractériser et d'horodater des coups de foudre captés par celui. 7. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 6, dans lequel l'organe de capture du courant de foudre est constitué d'une bobine torique placée autour du paratonnerre et connecté à un intégrateur RC composé d'une résistance R en série avec un condensateur C. Les valeurs de R et C sont fixées de sorte que la tension aux bornes de C soit l'image du courant de foudre qui passe dans le paratonnerre. 8. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 7 équipé d'une balise d'alerte dont le rôle est d'alerter tout le voisinage du site sur lequel il est installé. 9. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 8 agrémenté d'une base de contrôle placée à sa portée et avec laquelle il est communication radio permanente. 10. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 9 dans lequel la base de contrôle est équipée de 3 voyants lumineux correspondants au trois niveaux d'alerte et d'un dispositif d'alerte sonore. 11. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 10 dans lequel la base de contrôle est équipée de 2 ports entrée/sortie, un port réseau et un port USB. En utilisant ces ports, la base de contrôle peut être connectée à un ordinateur pour prendre le contrôle du paratonnerre à distance. 12. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 11 dans lequel la base de contrôle permet, si elle est connectée à un réseau informatique, de transmettre toutes les alertes par courrier électronique à la personne chargée de la sécurité du site. 13. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 12 équipé d'une source d'énergie autonome solaire et/ou éolienne. Ce paratonnerre est, en outre, équipé d'une batterie pour assurer son alimentation lorsque la source d'énergie solaire et ou éolienne n'est pas suffisante. Le bloc d'alimentation composé de la source d'énergie et de la batterie est dimension de sorte que le paratonnerre puisse fonctionner pendant 48 heures sans soleil ni vent. 14. Un paratonnerre selon les revendications 1 à 13 dans lequel la base de contrôle est pourvue d'un point de raccordement au secteur et d'une batterie interne. En cas de défaut sur le réseau d'énergie c'est la batterie qui assure l'alimentation de la base.