TP 7: La géothermie et son utilisation

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Edmond Robichaud
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1 TP 7: La géothermie et son utilisation Les connaissances apportées par la géologie peuvent avoir des applications concrètes notamment en ce qui concerne la production d énergie par l homme. En quoi un contexte géologique particulier peut-être à l origine de la production d énergie par l homme? Activité 1 : un flux de chaleur d origine interne. 1) D après vos connaissances, retrouver sur la carte mondiale les phénomènes géologiques associés aux importants flux de chaleur. 2) En comparant la carte de France et le Flux de chaleur en France, repérer les structures géologiques associées à des valeurs élevées du flux thermiques. 3) Expliquer la cause de la chaleur importante au fond d une mine à l aide des informations du document 3. 4) Donner la valeur théorique du flux géothermique dans une zone granitique et dans une zone sédimentaire (à partir d un gradient géothermique moyen) Document 1 : des manifestations de la chaleur interne du globe terrestre. Mines de charbon : C Geyser Strokkur : 120 C Coulée de lave : C Document 2 : le flux géothermique en France et dans le monde. Le flux géothermique est la quantité d'énergie thermique dissipée par unité de surface terrestre et par unité de temps.

2 Document 3 : le gradient géothermique. Le gradient géothermique représente la variation de la température avec la profondeur. Le gradient géothermique moyen dans la croûte terrestre est de l'ordre de 30 C par km. Document 4 : carte géologique simplifiée de la France Document 5 : Les caractéristiques des roches de la croute continentale vis à vis de la chaleur Au laboratoire, on peut évaluer la conductivité thermique sur des échantillons. Le tableau ci-dessous en présente quelques valeurs: (Attention, ici la conductivité est donné en W/m/ K et non en W/m/ C) Formule de conversion pour passer de degrés Celsius en kelvin : T K = T C + 273,15 avec : T K = température en kelvin (K) et T C = température en degrés Celsius ( C) Activité 2a : les transferts d énergie Il existe deux mécanismes de transfert de l énergie : la conduction et la convection. 1) ECE, étape 2 : A l aide du protocole fourni, modéliser chacun de ces transferts, 2) ECE, étape 3 : présenté les résultats de vos expériences sous la forme de votre choix. 3) ECE, étape 4 : Conclure : Comparer l efficacité de chacun de ces mécanismes de transferts d énergie.

3 Activité 2b : les transferts d énergie : TP 7 : enjeux planétaires contemporains : l énergie géothermique Il existe deux mécanismes de transfert de l énergie : la conduction et la convection. Document 1 : la convection et la conduction A l aide de l expérience présentée ci-dessous : 1) Schématiser le protocole expérimentale pour la seconde série de mesures. 2) Réaliser deux graphiques différents pour chacune des séries de mesures (Chaque graphique comportera deux courbes, des légendes et un titre) 3) Comparer l efficacité de chacun de ces mécanismes de transferts d énergie. Document 2 : Une expérience de transfert de chaleur

4 Activité 3 : des centrales géothermiques en France. Grâce à des forages on peut mesurer le gradient géothermique c'est à dire le coefficient reliant la température et la profondeur. Le gradient géothermique vaut en moyenne 30 C pour 1 km mais ces valeurs peuvent varier énormément d un endroit à un autre. De plus, on peut estimer le flux géothermique en connaissant la nature du terrain. Ces données permettent d identifier des lieux propices au développement de la géothermie. A partir des documents ci-dessous, rechercher les caractéristiques géothermiques de trois lieux (Soult en alsace, Bouillante en Guadeloupe et dans le bassin parisien) et justifier l implantation de centrales géothermiques. Pour chacun des trois lieux : 1) Retrouver le contexte géodynamique et donner la nature des roches du sous-sol. 2) A partir des documents 1 à 5 estimer le flux géothermique. 3) Justifier l intérêt de l implantation d une centrale géothermique en précisant quel type de géothermie peut y être associé. (Document 7) Document 1 : Gradient géothermique Document 2 : caractéristiques du sous-sol du Bassin Parisien Document 3 : conductivité du sous-sol. rappel : Flux géothermique = conductivité thermique x gradient géothermique. Document 4 : localisation de Soultz la forêt Document 5 : Contexte géodynamique de Bouillante

5 Document 6 : Principe de fonctionnement d une centrale géothermique, l exemple de Bouillante. Document 7 : Les différentes techniques d exploitation de la géothermie.

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