Géothermie et propriétés thermiques de la Terre - publié le 25/10/2013

Résumé du document

L'Homme peut prélever l'énergie géothermique de deux façons : en pompant de l'eau chauffée en profondeur et utiliser celle-ci dans les chauffages collectifs lorsque l'eau a une température inférieure à 90°, c'est-à-dire dans les bassins sédimentaires; ou pomper de l'eau à température supérieure à 90° qui va se transformer en vapeur et activer une turbine qui produira de l'énergie électrique lorsque le site se trouve près d'une activité volcanique. Les différentes utilisations dépendent de l'intensité du flux géothermique : un flux trop faible empêche une utilisation pour la production d'énergie électrique ainsi que de sa localisation : pour l'utilisation de l'eau dans les réseaux collectifs, il est nécessaire que la pompe se trouve à proximité des logements.

Extraits

[...] Ancien contexte de divergence. Compte tenu du gradient géothermique qui existe entre la profondeur et la surface de la Terre, un transfert thermique global traverse cette surface ; c'est le flux géothermique. On remarque que le flux géothermique est fort au niveau des dorsales ainsi que dans les zones de subduction lorsqu'il y a formation du magma L'Homme peut prélever l'énergie géothermique de deux façons : en pompant de l'eau chauffée en profondeur et utiliser celle-ci dans les chauffages collectifs lorsque l'eau a une température inférieure à c'est-à-dire dans les bassins sédimentaires ou pomper de l'eau de température supérieure à qui va se transformer en vapeur et activant une turbine qui produira de l'énergie électrique lorsque le site se trouve près d'une activité volcanique. [...]

[...] La température croit avec la profondeur : c'est le gradient géothermique. Gradient et flux varient en fonction du contexte géodynamique. Les principaux contextes géologiques propices à la production d'électricité sont les zones à fort flux géothermique (dorsales, points chauds et zones de subduction). L'énergie thermique utilisable par l'homme est donc inégalement répartie et le prélèvement actuel ne représente qu'une très petite partie de l'énergie dissipée. II. L'Origine de l'énergie thermique Problème scientifique : Quelle l'origine du flux thermique traversant la surface du globe et quel est sont potentiel à l'échelle de la planète ? [...]

[...] Les transferts d'énergie thermique de la planète Problème scientifique : Comment l'énergie est-elle dissipée depuis les profondeurs ? On va simuler le mouvement de chaleur dans le manteau de deux façons : la convection (mouvement de la matière chaude) et par conduction (transfert de proche en proche de la matière). Le Gradient géothermique est égal à 3,08°C.cm-1 lorsque l'on chauffe en haut du bécher. Lorsque l'on chauffe en profondeur, le gradient géothermique est égal à 0,47°C.cm-1. La quantité thermique transférée est nulle lors du placement de la résistance en haut. Sa valeur aurait dû être d'à-peu-près 2000Joules. [...]

[...] La Terre : une machine thermique Problème scientifique : Comment s'organisent les mouvements de convection et quelles sont leurs conséquences à l'échelle de la Planète ? Les mouvements de convection entraînent une ascension des roches chaudes à l'état solide et un plongement de la lithosphère océanique refroidit dans le manteau. La conduction correspond à l'énergie géothermique qui se propage sans mouvement de matière dans la lithosphère. Bilan : C'est la dissipation de l'énergie interne qui fait bouger les plaques. L'énergie géothermique est ainsi transformée en énergie mécanique. La Terre est donc une machine thermique. [...]

[...] La croûte continentale produit quatre fois plus de chaleur que la croûte océanique. La valeur moyenne de flux thermique en surface pour les océans est de 75,6 mW.m-2. Pour les océans, la valeur moyenne du flux thermique en surface pour les continents est de 56,14 mW.m-2. La valeur continentale est inférieure à celle des océans du fait de l'épaisseur de la croûte ; la conduction est plus difficile. Les continents dégageant 11,45TW et les océans dégageant 23,12TW, soit 34,57TW au total. [...]