La géothermie, une source d énergie parmi d autres Corrigé de la fiche élève Ressources à disposition : http://www.explorateurs energie.com/explo_ens/anim.php# http://www.edf.com/html/ecole_energie/ L énergie, c est quoi? Quelles sont les sources d énergie? Question 1 : Qu est ce que la géothermie? Quels sont ses usages? la géothermie consiste à capter l énergie stockée sous forme thermique de la terre pour l utiliser sous forme de chauffage ou d électricité. Question 2 : Quelles sont les différentes sources d énergies présentes sur Terre? charbon pétrole gaz uranium mouvement de l'eau biomasse soleil vent géothermie... Question 3 : Parmi ces sources, certaines sont renouvelables, d autres sont non renouvelables : Définir chacun de ces termes. Energies renouvelables : Fournies par le soleil, le vent, la chaleur de la terre, les chutes d'eau, ces énergies, par définition, se renouvellent naturellement après avoir été consommées et sont donc inépuisables (au moins sur des très grandes échelles de temps). Les énergies non renouvelables sont celles dont les réserves disparaissent au fur et à mesure qu'on les utilise. Elles sont formées de substances qui mettent des millions d'années à se reconstituer. Classer les sources identifiées à la question 2 dans un tableau à 2 colonnes de ce type : mouvement de l'eau biomasse soleil vent géothermie Energie non renouvelable Charbon pétrole gaz uranium (énergie nucléaire) Question 4 : Quels sont les inconvénients d une source d énergie non renouvelable? épuisement des ressources naturelles. rejet de gaz à effet de serre réchauffement climatique, pollution. production de déchets. Question 5 : En conséquence, dans quel but cherche t on à développer les sources d énergie renouvelables? diminuer les déchets rejetés dans l atmosphère ou stockés sur la terre (énergie nucléaire) éviter la diminution des ressources naturelles préserver la planète Le métier de géothermicien(ne) Ressources à disposition : http://www.onisep.fr/ressources/univers Metier/Metiers/geothermicien ne http://www.mdef ardechemeridionale.fr/img/pdf/fiche_guyon.pdf http://www.kelformation.com/fiches metiers/frigoriste geothermicien.php http://www.youtube.com/watch?v=0l_0bnf1phq : Le quotidien d'un géothermicien La Roche sur Yon Question 1 : Dans quel cas peut on faire appel à un(e) géothermicien(ne)? pour explorer les sols afin de rechercher la chaleur souterraine pour installer les systèmes de chauffage géothermique dans les habitations Question 2 : quelles sont les principales qualités pour exercer ce métier? savoir partager ses idées avoir le sens du commerce et du contact avec la clientèle avoir des compétences pluridisciplinaires être dynamique et mobile être organisé et méthodique
Question 3 : dans quelles conditions s exercent ce métier (où? avec qui?) les géothermicien(ne)s travaillent sur des chantiers pour les forages ou sur le terrain pour les installations ils travaillent toujours en équipe Question 4 : Quelles études faut il suivre pour exercer ce métier? du BTS (technicien) au niveau bac +5 (ingénieur) Question 5 : Quels sont les métiers proches? géologues pour les études de terrain chauffagiste, frigoriste, thermicien pour les installateurs Etude de cas n 1 A vous de jouer Trois situations problèmes Vous effectuez un stage dans une entreprise de chauffage spécialisée dans la géothermie. Vous recevez en rendez vous avec le responsable de l entreprise, M. et Mme X ayant pour projet la construction d une maison neuve dans le Massif Central. Les futurs clients souhaitent se renseigner sur les modes de chauffage possibles pour leur future maison. Après étude de leurs documents (lieu de construction, nature et disposition du terrain, ), votre patron suggère à ses futurs clients d installer un chauffage géothermique. Mais, les clients ne sont pas convaincus sans doute car ils ne connaissent pas vraiment en quoi consiste ce procédé. Vous tentez alors de convaincre M. et Mme X. 1 Expliquer à votre client le principe de la géothermie pour chauffer une maison et les différentes solutions possibles. La géothermie de surface consiste à récupérer l'énergie thermique contenue dans le sol. Elle nécessite l'utilisation d'une pompe à chaleur pour prélever cette énergie, l'élever en température, puis la restituer pour chauffer l'habitation. On distingue : la géothermie de surface pour chauffer les maisons ; la géothermie de profondeur pour produire de l électricité et chauffer les maisons. 2 Quels sont les autres modes de chauffage possibles que pourraient choisir M. et Mme X. pour chauffer leur maison? Chauffage au gaz au fuel à l électricité au bois/biomasse solaire. 3 Préciser les équipements nécessaires à prévoir pour chauffer une maison par géothermie? Expliquer leur rôle. Afin de capter l'énergie thermique, l installation géothermique comporte trois éléments majeurs : Des capteurs extérieurs, pour capter l'énergie thermique dans le sol ; Une pompe à chaleur, pour élever en température l énergie captée ; Un circuit de chauffage à l intérieur de l habitation pour distribuer cette énergie. 4 Justifier auprès de votre client l intérêt de choisir un chauffage par géothermie (avantages et inconvénients) par rapport à d autres modes de chauffage courants. http://chaudiere.comprendrechoisir.com/comprendre/alternative_chaudiere_pompe_a_chaleur Mode de chauffage avantages inconvénients Energie fossile Gaz Emission de CO 2 Coût élevé Très bonne performance Energie fossile Fuel Emission de CO 2 Coût de consommation stockage Electricité Bonne performance Energie nucléaire Coût de consommation
Bois/biomasse Géothermie Solaire disponible localement Bon bilan CO2 : la combustion du bois libère du C02 fixé lors de la croissance du bois ; le bilan C02 pour le bois est globalement neutre ou faible. Coût de consommation faible Coût de l énergie = 0 Stockage Nécessite du terrain Fonctionne à l électricité Nécessite chauffage d appoint 5 Cette solution est elle rentable et si oui, au bout de combien de temps? Réalisation d un graphique avec un tableur grapheur à partir des données du tableau comparatif des coûts de chauffage et du document de comparaison du prix des énergies nombre d'années 0 1 2 3 4 5 6 7 pompe 10000 11328 12656 13984 15312 16640 17968 19296 gaz 6500 10092 13684 17276 20868 24460 28052 31644 fuel 7500 10828 14156 17484 20812 24140 27468 30796 bois 9000 10764 12528 14292 16056 17820 19584 21348 électrique 5000 8452 11904 15356 18808 22260 25712 29164 Le mode de chauffage le plus économique la première année est le chauffage électrique. Le mode de chauffage le plus économique sur le long terme est le chauffage géothermique avec pompe à chaleur. Les coûts d installation sont rentabilisés en moins de trois ans.
6 Conclure sur le choix à recommander à ce couple La géothermie utilise l'énergie, renouvelable et gratuite, contenue dans le sol, l'air ou l'eau et ne rejette pas de CO2 dans l'air. Elle peut également assurer le rafraichissement l été. intérêt écologique + intérêt économique Le coût d installation est élevé mais vite rentabilisé (moins de cinq ans comparativement à d autres systèmes de chauffage). Des travaux seront nécessaires pour installer les capteurs sur le terrain. Etude de cas n 2 M. et Mme X. ont choisi d installer pour chauffer leur maison de 150 m² un chauffage géothermique avec une pompe à chaleur eau/eau. Ils font appel à vous pour implanter le capteur de chaleur extérieur. Vous disposez du plan de masse de cette maison. Vous devez définir l implantation de la zone de captage et la tracer sur le plan. Démarche : Étape 1 : déterminer la surface de captage minimale requise : 150 * 1,5 = 225 m². Étape 2 : repérer sur le plan les différents éléments mentionnés dans les contraintes à respecter. Étape 3 : tracer puis colorier sur le plan les zones où l implantation n est pas autorisée. Étape 4 : choisir une (ou plusieurs) forme(s) pour la zone de captage compatibles avec la surface de captage nécessaire. Étape 5 : Représenter la solution choisie sur le plan. Exemple de tracé possible http://www.confortetdomotique.fr/ rubrique Energie/La récupération de chaleur
Etude de cas n 3 Votre patron propose à M. et Mme X. de se diriger vers son associé spécialisé en géothermie de profondeur. En plus du chauffage, il serait possible de fournir l électricité nécessaire au fonctionnement de la maison du jeune couple. Aidez M. et Mme X. à comprendre comment cela est possible! Grâce à un forage dans le sous sol, l eau chaude en profondeur est pompée jusqu à la surface. Pendant sa remontée, sa pression diminue et elle se transforme naturellement en vapeur d eau à l état gazeux. Cette vapeur d'eau, ainsi créée, permet alors de mettre en mouvement de rotation une turbine, qui entraine ensuite un alternateur (composé d'une bobine et d'un aimant). Et c'est cette action de l'alternateur qui suffit à créer de l'électricité: un courant alternatif est né grâce à l'énergie thermique de profondeur.