Chapitre 15 : La Terre : une machine thermique
L'énergie solaire, d'origine externe au globe terrestre, participe au réchauffement de la
planète.
Les éruptions volcaniques, les geysers et les sources thermales témoignent de l’existence
d’une autre source de chaleur venant de l’intérieur de la Terre.
Ce flux thermique, de l'ordre de quelque dizaines de mW/m2 est très faible comparé à la
chaleur apportée par le soleil (100 W/m2), mais il représente est une ressource énergétique
intéressante et inépuisable pour l'Homme.
La géothermie désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du
globe ainsi que les processus industriels qui visent à l'exploiter, pour produire de l'électricité
et/ou de la chaleur. Dans le cadre des économies d’énergie et du développement durable,
l’utilisation de la géothermie présente un fort potentiel, de plus, elle permettrait de
diminuer les émissions de CO2.
Problèmes : Quelle est l’origine de cette chaleur interne de la Terre ?
Comment varie cette chaleur en lien avec le contexte géodynamique de la Terre ?
Quels sont les mécanismes de transfert thermique dans la Terre ?
TP 25 : Géothermie et contexte géodynamique
1. L’exploitation de l’énergie géothermique en France et son contexte
géodynamique.
A. Gradient et flux géothermique
Gradient géothermique = variation de température dans les roches en fonction de la
profondeur. Sa valeur moyenne est de 30°C/km (= 3 °C tous les 100m) dans la croute
continentale. Néanmoins sa valeur peut varier en fonction du contexte géodynamique, par
exemple, il est de l’ordre de 10°C/100 m dans le nord de l’Alsace au niveau du fossé
d’effondrement (fossé rhénan)
• Flux géothermique = quantité d’énergie
thermique (« chaleur ») dégagée par unité de
surface et de temps. Sa valeur moyenne,
mesurée en surface, est de 60 mW/m2 à la
surface des continents et de 100 mW/m2 à la
surface des océans, soit 80 mW/m2 pour
l’ensemble du globe.
Néanmoins, selon les contextes
géodynamiques, il peut être plus ou moins
élevé. Ainsi, il est très élevé au niveau des
dorsales, des arcs volcaniques associés aux zones de subduction et des fossés
d’effondrement (rift continentaux).
La température augmentant avec la profondeur, les fluides (dont l'eau) qui circulent dans les
roches en profondeur se réchauffent. L'Homme extrait ces fluides pour exploiter cette
énergie.
Gradient et flux géothermiques n'étant pas les mêmes en fonction des contextes
géodynamiques, la localisation d'un site détermine le type d'exploitation envisageable par
l'Homme.
B. Géothermie des bassins sédimentaires.
Dans les bassins sédimentaires, comme le Bassin parisien ou le Bassin aquitain, le gradient
géothermique est voisin de 30°C/km (gradient moyen).
Les fluides extraits ont une température généralement inférieure à 90°C. Ils sont utilisés
pour le chauffage collectif.
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