Un gigantesque stock de chaleur! (dossier ASCO) Transfert de la chaleur par convection et par conduction

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1 Un gigantesque stock de chaleur! (dossier ASCO) La croûte terrestre est chaude, sa température augmente avec la profondeur. Cette chaleur provient essentiellement de la radioactivité naturelle des roches qui constituent cette croûte. Elle provient aussi des échanges thermiques avec les zones internes de la terre : les températures s'échelonnent de 1000 à 4300 C. Transfert de la chaleur par convection et par conduction convection conduction T 0 gravité T 1 déplacement de la matière T croissante matière chaude matière froide

2 Estimation du flux géothermique (en mw.m-2) (Vasseur 1982, BRGM) socle volcanisme quaternaire source à + de 50 C Paris, Dax, Valence, Mt de Marsan,... aquifères sont à plus de C Guadeloupe Martinique Réunion Corse

3 Le gradient géothermique L'élévation de la température en fonction de la profondeur est appelée gradient géothermique. Sa valeur varie d'une région à une autre. En France, le gradient géothermique moyen correspond à une augmentation de 3,3 C tous les 100 m. Dans les zones volcaniques, le gradient géothermique peut atteindre 100 C par 100 m. Géothermiques de 3 domaines géologiques domaine paramètre gradient géothermique ( C /100 m) température du fluide circulant ( C) bassin sédimentaire 1 à 3 < 100 fossé d effondrement 3 à <T< 150 zone de subduction 10 à 50 > 150 Le captage horizontal Les capteurs sont posés dans le sol, entre 50 et 60 cm de profondeur. Ils permettent de collecter l'énergie contenue dans le sol et de la transmettre vers le générateur. Le système le plus courant et le plus facile à installer, c'est le réseau horizontal de capteurs. Pour une maison de 100 m², il faut compter environ 150 m² de surface de captage. Le captage vertical par sonde Une sonde géothermique verticale est utilisée pour aller puiser l 'énergie de la terre. Cette solution est utilisée en cas de manque de place. Le captage sur eau de nappe Un pompage d'eau dans la nappe phréatique (forage ou puits) permet de capter de l'énergie. Cette solution est utilisée en cas de présence d'une nappe phréatique voisine.

4 Les applications La géothermie très basse énergie Géothermie des nappes phréatiques de faible profondeur : températures situées entre 10 C et 30 C. Utilisation directe : en horticulture (chauffage des serres) et en pisciculture (alimentation en eau chaude des bassins d'élevage de poissons). Utilisation indirecte : avec une pompe à chaleur pour élever le niveau de température (application au chauffage et à la climatisation). La géothermie basse énergie L'eau est soumise à une pression naturelle qui la pousse et la remonte partiellement dans les puits. Dans certains cas l'importance de cette pression suffit à faire jaillir, elle peut être utilisée pour le chauffage urbain La géothermie très haute énergie C'est la géothermie des régions volcaniques où de la vapeur d'eau ou de l'eau sous pression est disponible à faible profondeur : températures comprises entre 150 C et 300 C. Centrale géothermique de bouillante enguadeloupe

5 Géothermie : principaux usages en fonction du contexte géologique Contexte géologique T des fluides ( C) 25 Usages possibles de la ressource géothermique non volcanique Volcanique Bassin parisien Bouillante Utilisation directe de la chaleur Conversion de la chaleur en électricité - Chauffage résidentiel - Chauffage de serres - Aquaculture - Balnéothérapie - Séchage industriel et agroalimentaire - Climatisation / réfrigération - systèmes binaires utilisant un fluide secondaire - utilisation directe de la vapeur géothermale Géothermie très basse énergie Géothermie basse et moyenne énergie Géothermie haute énergie 350 Soultz-sous-Forêts ou l'électricité du futur «Première mondiale, ce projet initié en Il vise à extraire la chaleur des granites profonds pour la transformer en électricité.» -BRGM 1000 m Photo BRGM 2000 m 1 Injection d eau froide à 5000 m de profondeur par le puits central 3000 m 1 2 Circulation de l eau dans les fractures et réchauffement au contact de la roche (200 C) 4000 m Extraction de l eau réchauffée par 2 puits 5000 m 2 Diaclases, fractures Granite

6 Histoire de la géothermie Les premières traces d'utilisation de la géothermie par l'homme remontent à ans. La pierre volcanique Les régions volcaniques attiraient déjà beaucoup les hommes avec l'existence de sources chaudes. Celles-ci pouvaient servir à la cuisson des aliments, la baignade ou le chauffage. Les bains thermaux A partir de 3500 avant JC, les premières civilisations utilisent des bains thermaux. C'est la civilisation romaine qui perfectionnera les bains publics. Les établissements thermaux sont aujourd'hui très répandus un peu partout dans le monde (régions volcaniques). Le premier réseau de chauffage géothermal Dès 1330, en Auvergne, des archives mentionnent un réseau qui distribuait de l'eau chaude à quelques maison grâce à la source du par (source thermale la plus chaude d'europe 82 C) Puis vers 1400, on en fait un usage industriel pour le lavage de la laine et la cuisine. La géothermie haute énergie En 1904, le prince Conti allume cinq ampoules grâce à une dynamo actionnée par un moteur alternatif utilisant de la vapeur géothermique. L'année suivante, la première centrale est construite. Les atouts Moins de pollution dans nos villes La géothermie offre une solution à la multiplication des petites chaufferies dans nos villes tonnes de pétrole économisé tous les ans ( logements chauffés). La géothermie existante contribue à une diminution de 1% de la pollution atmosphérique. Moins d'effet de serre La géothermie permet de réduire la consommation des énergies fossiles qui participe à l'aggravation de l'effet de serre : tonnes de CO2 évitées chaque année. La géothermie exploite souvent des eaux chargées en sel. Pour éviter tout risque de pollution, les opérateurs de la géothermie ont développé une technologie de pointe : maîtrise de la réinjection, contrôle de la corrosion des tubages, mise en place d'une gestion spécifique. La géothermie c'est : -une énegie propre -une installation de petite dimension -une production sans bruit -des équipements sans danger -des devises économisées.