enjeux planetaires contemporains

Thème 2
ENJEUX PLANETAIRES CONTEMPORAINS
7h
Restitution des acquis
- Manifestation du mouvement des plaques
Carte séisme + volcan : alignement, mouvement, température
http://svtsite.free.fr/IMG/jpg/planisphere-seismes-volcans-1.jpg
Origine du mouvement des plaques ? Augmentation de la température avec la profondeur
-
Structure thermique du globe : livre p 232 document 1
Tomographie sismique : observation au niveau des zones de subduction et des fosses
http://raymond.rodriguez1.free.fr/Documents/Terre-int/tomo_atlsud.png
1
Photo centrale géothermique : Meaux
http://img.over-blog.com/300x225/3/65/33/72/Geothermie/geothermie/DSCF0901.JPG
Comment l’homme peut-il exploiter l’énergie interne de la terre ?
-
Citez les différentes sources d’énergies fossiles et renouvelables : livre p 233
Photo tomates
http://www.gnis-pedagogie.org/photos/biodiversite-de-tomates.jpg
Comment l’homme est-il parvenu à domestiquer des plantes sauvages afin de se nourrir, de s’habiller, de produire de
l’énergie ?
2
Quelles sont les utilisations de la biomasse végétale par l’homme ?
Belin Edition 2012
Livre p 234 – 235
Comment l’homme peut-il améliorer les plantes cultivées ?
3
Chap 10 Thème 2 TS
GEOTHERMIE ET PROPRIETES THERMIQUES DE LA TERRE
Nathan Edition 2012
Photo geyser : Pohutu Whakarewarewa
http://www.urbancapture.com/wpcontent/uploads/yapb_cache/110103_day_24_pohutu_geyser_whakarewarewa_new_zealand.6w0mcyibjscg4ks8wcgswwo04.bujrxz3bag5qo84ocowkgsk88.th.jpeg
Photo source du Par 82°C dans l’Aubrac
http://cantal.alliance-reseaux.com/InfoliveImages/chaudesaigues/source_du_par__82_c_reduite.jpg
4
Photo homme qui transpire au fond d’une mine de charbon
http://2000watts.org/images/stories/coal/thumb/charbon_mine_Homme.jpg
Photo Hess : chaleur interne du globe et mobilité des plaques
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/histoire-convection/histoire-convection-fig09.jpg
La Terre émet à sa surface de l’énergie thermique. L’homme utilise cette énergie dite géothermique pour
satisfaire une fraction de ses besoins énergétiques ( production d’électricité et de chauffage)
Alors que les combustibles fossiles constituent une ressource limitée, la géothermie peut être une
alternative à notre approvisionnement énergétique
Problème :
Comment exploite-t-on l’énergie géothermique et quels sont les processus qui produisent l’énergie géothermique ?
I- FLUX GEOTHERMIQUE ET CONTEXTES GEOTHERMIQUES
Activité 1 chap 10 thème 2 TS : des manifestations locales d’un flux géothermique
Document 1 et 2 p 238
Exploiter des données extraites des atlas régionaux des ressources géothermales en France, concernant la température
des fluides extraits dans ces zones.
Les documents 1 et 2 répertorient quelques indices de l’existence d’une énergie interne à travers des manifestations de
surface mais aussi à travers les conditions de travail des mineurs. Le panorama de la répartition de quelques stations
thermales françaises peut être réinvesti dans l’activité pratique suivante.

Rechercher des indices de l’existence d’une énergie interne :
Les geysers projettent par intermittence un fluide à plus de 200 °C jusqu’à une hauteur de plusieurs dizaines de mètres ;
ce sont les manifestations les plus spectaculaires de l’existence d’une énergie interne. Les sources thermales ainsi que
les températures importantes régnant au fond des mines (charbon, potasse) sont autant d’autres indices
pb : Que représente le gradient géothermique ?
5
Activité 2 chap 10 TS : Le gradient géothermique
Saisir des informations, mettre en relation des données, raisonner
Document 3 p 239
Le document 3 permet aux élèves de remobiliser la notion de gradient géothermique et de calculer deux gradients
géothermiques dans des zones différentes (Alsace et péninsule de Kola), résultats à comparer avec le gradient
géothermique moyen.

Comparer la valeur du gradient géothermique en Alsace et dans la péninsule de Kola. Donnez la définition de
gradient géothermique
Le gradient géothermique moyen (mondial) est d’environ 30 °C pour 1 km.
La courbe (presque linéaire) figurant les mesures réalisées en Alsace permet de calculer un gradient moyen sur les 1 300
premiers mètres : 110 °C pour une profondeur de 1 300 m soit 110/1,3 = 84,6 °C km– 1.
Le forage le plus profond, réalisé en péninsule de Kola, a enregistré la température de 180 °C à 12 262 m soit un
gradient de 180/12,262 = 14,68 °C km– 1. Comparés à la valeur moyenne, ces chiffres montrent qu’il existe de
grosses disparités géographiques entre des zones à fort gradient géothermique et des zones à très faible gradient.
Pb :Qu’est-ce que le flux géothermique ?
Activité 3 chap 10 TS : le flux géothermique
Comparer des données – les mettre en relation – communiquer
Document 4 p 239
Le document 4 permet de comprendre comment, à partir du gradient géothermique, on peut évaluer le flux
géothermique. Celui-ci dépend de la conductivité thermique des roches traversées. C’est donc une première approche
de la conduction : mécanisme de transfert d’énergie par agitation des atomes de proche en proche. Le flux
géothermique correspond à une libération d’énergie interne. Son calcul se réalise pour une unité de surface (le m2) et
correspond au produit de deux grandeurs :
– la conductivité thermique moyenne des roches, exprimée en W m– 1 K– 1 (on impose un flux de chaleur connu à
la base d’une pastille de roche d’épaisseur donnée pendant un certain temps et on détermine la différence de
température correspondante) ;
– le gradient géothermique, exprimé en K m– 1.
Le flux géothermique s’exprime en W m– 2. On rappelle que le watt est une unité de puissance, 1 watt
correspondant au transfert d’une énergie de 1 joule durant 1 seconde.
Remarque : La correspondance entre la température Kelvin T et la température Celsius t est : T (K) = t (°C) + 273,15.

Donner la valeur théorique du flux géothermique dans une zone granitique et dans une zone sédimentaire.
Définissez le flux géothermique
– La valeur moyenne de la conductivité thermique du granite est de 3,15 W m– 1 K– 1, la valeur moyenne du
gradient géothermique est de 30 °C km– 1 (soit 30/1 000 °C m– 1), donc la valeur du flux géothermique dans une
zone granitique est de 0,0945 W m– 2 soit 94,5 mW m– 2.
– La valeur moyenne de la conductivité thermique de sédiments de type calcaire est de 2,5 W m– 1 K– 1, la valeur
moyenne du gradient géothermique est de 30 °C km– 1 (soit 30/1 000 °C m– 1), donc la valeur du flux
géothermique dans une zone sédimentaire est de 0,075 W m– 2, soit 75 mW m– 2.
La température augmente avec la profondeur, on parle de gradient géothermique. Un flux thermique
atteint la surface en provenance des profondeurs de la Terre
6
Le flux géothermique correspond à une certaine quantité d’énergie libérée à la surface du globe ; il
s’exprime en W m– 2 et dépend du gradient géothermique et de la conductivité thermique des roches du
sous-sol. Il présente donc des valeurs différentes selon la région étudiée.
Pb : Où en est l’exploitation géothermique en France ?
Activité 4 chap 10 TS : L’exploitation géothermique en France
Exploiter des données extraites des atlas régionaux des ressources géothermales en France, concernant la température
des fluides extraits dans ces zones.
Livre p 240-241
Le document 1 a pour but de repérer différentes régions de métropole ayant des caractéristiques géothermiques bien
marquées. Deux cartes sont proposées :
– celle de gauche présente les isothermes à 5 km de profondeur, ce qui permet de calculer le gradient géothermique ;
– celle de droite présente le flux géothermique, c’est-à-dire l’énergie libérée en surface.
Il est possible de repérer les concordances ou discordances entre ces deux cartes.
Le document 2 montre la localisation de quelques provinces géologiques (massifs récents, anciens, volcaniques, bassins
sédimentaires) ainsi que la répartition des sources thermales. Une coupe géologique présente la géologie du sous-sol
sur un transect allant d’Angers à Metz passant par le Bassin parisien ; les isothermes ainsi que les aquifères y sont
représentés. Ce document permet de réinvestir les notions de conductivité thermique des roches.
Le document 3 présente les trois possibilités d’exploitation de l’énergie du sous sol conditionnée par la permanence, la
proximité, et l’importance de la ressource.
Ainsi, l’élève est amené à réfléchir à la rentabilité d’une exploitation en utilisant les connaissances géologiques
précédentes. Une exploitation géothermique peut être réalisée en puisant l’énergie thermique des aquifères (réservoirs
de grande taille, permanents et parfois peu profonds) : il s’agit de géothermie très basse ou basse énergie.
Elle peut aussi faire appel directement à l’énergie contenue dans les formations superficielles ou encore utiliser
directement l’énergie contenue dans des fluides ou de la vapeur naturellement surchauffés. La carte indique les
potentialités géothermiques basse énergie fondées sur l’exploitation des aquifères. La relation peut être faite avec
l’existence des bassins sédimentaires profonds figurés dans le document 2 (Bassins parisien, aquitain et rhodanien).
Le document 4 illustre un cas concret qui pourrait être remplacé par une visite de terrain ou une rencontre avec un
exploitant local. Il s’agit de l’exemple d’une commune proche d’Orléans. Il est alors possible de retrouver dans les trois
autres documents les caractéristiques des gradients et flux géothermiques, de la nature géologique et des potentialités
régionales en géothermie basse énergie.
Doc. 1 et 2 : Il est possible d’identifier des zones où la température à 5 000 mètres de profondeur est particulièrement
importante (Vosges/Alsace, Massif central, Bassin rhodanien). Le gradient géothermique est alors très différent suivant
les régions : dans le Massif central le gradient est de 44 °C km-1 alors qu’en Flandres, il est de 22 °C km– 1
seulement.
Parallèlement, la carte du flux géothermique montre des concordances et des « incohérences » avec la carte
précédente. En effet, si le Nord de l’Alsace, le Massif central et un petit secteur du Bassin rhodanien présentent à la fois
un gradient et un flux élevés, il n’en est pas de même pour le Bassin parisien au flux géothermique très élevé alors que
le gradient n’est que moyen (c’est le cas aussi pour l’arc Alpes/Jura et les Pyrénées centrales et orientales) ; à l’inverse,
la côte provençale présente un flux particulièrement faible eu égard à la valeur du gradient.
Le document 2, centré sur le Bassin parisien, permet de comprendre l’origine du flux géothermique élevé : il est à
mettre en relation avec l’existence de grandes nappes aquifères (l’eau ayant une conductivité thermique deux fois
supérieure à celle des sédiments calcaires). Le flux géothermique élevé dans les massifs récents peut quant à lui
s’expliquer par la présence de failles augmentant la conductivité thermique par la circulation de fluides.
Doc. 3 : La carte se limite aux potentialités relatives à l’exploitation des aquifères ; elle peut être mise en relation avec la
carte de la répartition du flux géothermique du document 1 et avec l’existence de bassins sédimentaires visibles dans le
document 2.
7
Les Bassins parisien, aquitain, le fossé rhénan, le sud du couloir rhodanien et dans une moindre mesure, la Limagne de
Clermont-Ferrand et le fossé bressan possèdent des aquifères à plus de 70 °C pouvant être exploités.
Doc. 4 : La ville d’Orléans se trouve dans une zone à fort flux géothermique (plus de 100 mW m– 2 (doc. 1)) au sein
du Bassin parisien, bassin sédimentaire profond présentant deux nappes aquifères importantes (sables du Crétacé et
calcaires du Jurassique supérieur (doc. 2)) où la température peut atteindre 70 °C (doc. 3). La nappe atteinte contient
deux aquifères superposés à une profondeur de 12 et de 93 mètres, les deux aquifères sont à la même température de
10 à 15 °C, mais l’aquifère 1 présente un fort débit donc un bon renouvellement et il est peu profond. Pour des raisons
de rentabilité des forages et de renouvellement de la ressource, l’aquifère 1 sera privilégié, il présente donc un fort
potentiel géothermique.
Recenser, Extraire des informations
Citer quelques exemples d’utilisation possible de l’énergie géothermique en France
Replacer des exploitations actuelles dans un cadre structural
Estimer le potentiel géothermique de la France
– communiquer en rédigeant une synthèse

A l’aide du document 1 p 240 et du document ci-dessous, indiquez comment l’Homme peut prélever l’énergie
géothermique et identifier le paramètre qui détermine l’utilisation qu’il peut en faire.
Belin Edition 2012
8

A l’aide des documents ci après identifiez les contextes géodynamiques français favorables à l’exploitation de
l’énergie géothermique et préciser leurs particularités
Belin Edition 2012
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
Discutez de quelques points forts et points faibles pour l’exploitation de l’énergie géothermique en France

Récapitulez les différentes utilisations de l’énergie géothermique en France et précisez les contextes
géodynamiques où chaque type d’utilisation est envisageable
L’énergie géothermique chauffe les roches et les fluides qui peuvent y circuler. L’homme extrait ces fluides
pour exploiter cette énergie.
- Dans les bassins sédimentaires le gradient géothermique est de 30°C/km et les fluides extraits ont
une température inférieure à 90°C. Ils sont utilisés pour le chauffage collectif : exemple du bassin
parisien et du bassin aquitain.
- Dans les zones à forte activité magmatique (zone de subduction, point chaud, dorsale) le gradient
géothermique est plus élevé, les fluides sont prélevés à des températures supérieures à 90°C et
permettent la production d’électricité.
Belin Edition 2012
Pb :Quel est le lien entre le flux géothermique et le contexte géodynamique ?
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Activité 5 chap 10 TS : flux géothermique et contexte géodynamique
Exploiter l’imagerie satellitale et les cartes de répartition mondiale du flux thermique pour replacer les exploitations
actuelles dans le cadre structural : magmatisme de rifting, de subduction ou de points chauds
http://unt.unice.fr/uved/bouillante/images/flux-chaleur2-png/image_preview
Document 1 p 242
Le document 1 montre une carte de répartition mondiale du flux géothermique ainsi que la méthode d’obtention
(mesures + extrapolations), il réinvestit la notion de flux géothermique à l’échelle mondiale et permet d’en observer les
irrégularités.

Identifier les zones géographiques où le flux géothermique est particulièrement élevé et celles où il est
particulièrement faible. Précisez le contexte tectonique de ces zones
Les zones de dorsales (Pacifique, Atlantique, Indienne) sont des lieux au flux géothermique élevé ( 100 mW m– 2)
alors que les grandes surfaces continentales Asie, Afrique, Amérique du Nord et du Sud, Australie, Antarctique ont un
flux beaucoup plus faible ( 60 mW m– 2).
Document 2 p 242
Le document 2 montre à la fois les exploitations actuelles haute énergie géothermique et le potentiel des différentes
régions mondiales. Il est à remarquer que pratiquement toutes les surfaces continentales peuvent être exploitées mais
que, les bassins n’étant exploitables qu’en moyenne et basse énergie (par le biais des aquifères), seules les zones
tectoniquement actives sont exploitables en haute énergie (fluides et vapeurs surchauffées permettant la production
d’électricité). Ce document permet de faire le lien avec le document 1 puisque les principales productions d’électricité
géothermique haute énergie se trouvent dans des provinces mondiales à fort flux géothermique.
Les zones favorables sont des zones tectoniquement actives de la ceinture de feu du Pacifique (côte ouest de
l’Amérique du Nord et du Sud, Philippines, Indonésie, Japon) et de la dorsale Atlantique. Ces zones correspondent soit à
des zones en extension (dorsales, fossé d’effondrement), soit à des zones de subduction. Le lien avec la tectonique des
plaques peut ainsi être réalisé

Rechercher le contexte tectonique dans lequel se situe les plus grandes exploitations géothermiques haute
énergie
Le lien avec le document 1 peut être réalisé et précisé puisque, mis à part le site de Larderello en Italie, les principales
productions d’électricité géothermique haute énergie se trouvent dans des provinces mondiales à fort flux
géothermique. Les zones favorables à l’exploitation géothermique de haute énergie sont des zones tectoniquement
actives de la ceinture de feu du Pacifique (côte ouest de l’Amérique du Nord et du Sud, Philippines, Indonésie, Japon) et
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de la dorsale Atlantique. Ces zones correspondent soit, à des zones en extension (dorsales, fossés d’effondrement), soit
à des zones de subduction. Les plus grandes usines géothermiques actuelles sont situées en
Nouvelle-Zélande, Philippines, Japon, Mexique (zones de subduction), en Islande (zone de dorsale) et au nord des ÉtatsUnis (point chaud intraplaque).
Document 3 p 243
Le document 3 propose l’étude d’un exemple français : le champ géothermique de Bouillante en Guadeloupe, associé à
une zone de subduction. Le contexte tectonique global, la situation des usines géothermiques et les caractéristiques
d’exploitation sont données dans le document. C’est l’occasion de souligner que ces deux usines fournissent à elles
seules presque 10 % de la consommation électrique de l’île entière, ce qui peut entamer une réflexion sur les énergies
alternatives aux énergies traditionnelles.

Repérer les indices d’un flux géothermique localement élevé et expliquez en l’origine
Les indices d’un flux géothermique particulièrement élevé sont repérables sur la carte « Google Earth » avec l’existence
de nombreux volcans, ainsi que sur la carte des exploitations qui montre des sources thermales le long de la faille de
Marsolle ou en bord de mer, l’existence de nombreux volcans récents (0,5 à 1 Ma) et de manifestations de vapeur en
surface au niveau du champ géothermique de Bouillante. L’origine d’un flux élevé est à rechercher dans la circulation de
fluides dans les failles circulant à proximité de la source magmatique et remontant sous forme de sources thermales et
de vapeurs. L’existence d’une zone magmatique est à mettre en relation avec l’existence d’une zone de subduction de la
plaque nord-américaine sous la plaque Caraïbe.
Document 4 p 243
Le document 4 présente l’exemple américain avec le champ géothermique du parc du Yellowstone correspondant à un
point chaud. À signaler, en complément, l’exemple très connu de l’Islande, tout à la fois point chaud et dorsale. Là
encore, une réflexion peut être menée sur la production géothermique aux États-Unis équivalent à 0,4 % des besoins du
pays en électricité.

Argumentez l’idée que yellowstone marque l’emplacement d’un point chaud
Les geysers et le champ géothermique du Yellowstone se trouvent à l’aplomb d’un point chaud (remontée locale de
matériel très profond). Les arguments visibles sur la carte sont la présence d’un alignement NE-SO de volcans de plus en
plus âgés à mesure que l’on s’éloigne du plateau du Yellowstone (NE) où se trouve le volcan le plus récent âgé de
600 000 ans. Des suivis de balise GPS (balise MAWY) montrent en effet que la plaque nord-américaine se déplace dans
cette zone en direction du sud ouest à la vitesse actuelle de – 7,83 mm/an en latitude et – 15,65 mm/an en longitude.
Belin Edition 2012
12
Les remontées asthénosphériques au niveau des dorsales ainsi que les remontées locales d’origine plus
profonde au niveau des points chauds véhiculent vers la surface de l’énergie interne ce qui explique le flux
géothermique particulièrement élevé de ces zones et leur fort potentiel de production d’électricité par la
géothermie de haute énergie. Les autres zones à fort potentiel sont les zones de subduction où les fluides
circulent dans des roches fracturées au contact de réservoirs magmatiques créant un flux géothermique là
aussi très élevé.
Gradients et flux géothermiques varient selon le contexte géodynamique
Pb :Quels sont les mécanismes de transfert de l’énergie thermique ?
II- LES MECANISMES DE TRANSFERT THERMIQUE :
Activité 6 chap 10 TS : origine de l’énergie géothermique :
Extraire et exploiter des informations – raisonner
Documents 1 et 2 p 244 + doc ci-dessous
Belin Edition 2012
13

Calculer l’énergie produite pour chaque enveloppe terrestre. Concluez.
Le flux thermique a pour origine principale la désintégration des substances radioactives contenues dans les
roches.
Pb :Comment s’effectue les transferts d’énergie ?
Activité 7 chap 10 TS : les transferts de l’énergie thermique
Exploiter et extraire des informations pour identifier les mécanismes de transfert thermique et comprendre les modalités
de ces transferts
Document 1 p 246

Indiquer comment évolue le géotherme terrestre
Simulation transfert énergie thermique
https://www.youtube.com/watch?v=iVtXeuCYASs
livre document 3 p 245
Deux transferts thermiques existent dans la Terre : la convection et la conduction.
-
La conduction sans mouvement de matière
La convection impliquant des mouvements de matière : les mouvements sont iitiés par des
différences de densité, contrôlées entre autre par la température. La matière chaude moins dense
que la matière froide s’élève.
Le transfert thermique est plus efficace par convection que par conduction : le gradient géothermique est
ainsi plus faible au sein de matériau animé de mouvements de convection.
Au sein de la planète, le gradient géothermique est plus fort dans la lithosphère que dans le manteau sous
jacent. Le transfert de l’énergie géothermique s’effectue par conduction dans la lithosphère et
essentiellement par convection dans le manteau.
14
Belin Edition 2012
Activité 8 chap 10 TS : la Terre : une machine thermique
– Réaliser et exploiter une modélisation analogique de convection en employant éventuellement des matériaux de
viscosité différente.
– Exploiter les imageries de tomographies sismiques.
Document 1 + 2 p 247
Le document 1 est un document synthétique obtenu en croisant diverses informations et mesures afin de réaliser une
représentation de l’évolution de la température du noyau vers la surface. Il permet de déduire l’importance du gradient
géothermique et ses variations en fonction de la profondeur. La zone orange indique les incertitudes liées à l’absence de
mesures directes.
Le document 2 permet de réinvestir la technique de tomographie sismique afin d’éprouver l’existence d’une convection
en identifiant les variations latérales et verticales de température. Il permet de valider et de préciser les mouvements de
matière au niveau des zones de dorsales et de subduction en particulier.

Donner des exemples précis de variations latérales et verticales de la température. Préciser à quel contexte
géodynamique global correspondent ces variations.
La température décroit progressivement de la graine vers la croûte. On peut identifier des zones où la température
évolue peu : graine, noyau et manteau inférieur (par exemple, on peut calculer un gradient géothermique dans le
manteau inférieur de 0,74 °C par km) et des zones où la température subit de brusques changements : limite
noyau/manteau inférieur, limite manteau inférieur/manteau supérieur et limite asthénosphère/lithosphère (gradient
géothermique moyen de 13 °C environ par km dans la lithosphère). On peut ainsi faire le lien avec les mécanismes de
transfert d’énergie : convection dans le manteau inférieur, conduction dans les couches limites : à l’interface noyau /
manteau inférieur et à l’interface asthénosphère / lithosphère
Document 1+2+3+4 p 246-247
Le document 3 présente une synthèse de données tomographiques (anomalies verticales et latérales de vitesse des
ondes) sur une coupe allant de l’Europe à l’Asie. La multiplication des données tomographiques ainsi que les
modélisations de mouvements permettent de construire des simulations numériques de dynamique interne du
manteau telles que celle figurée dans le document 4
15

Question 2 p 247
Les images tomographiques ainsi que les simulations numériques vérifient l’existence de courants de convection au sein
du manteau inférieur. Des zones chaudes ascendantes à l’aplomb des dorsales faiblement enracinées, des panaches
mantelliques prenant naissance à l’interface manteau/noyau au niveau d’instabilité thermique et des zones froides
descendantes souvent profondément dans le manteau à l’aplomb des zones de subduction. Les plaques lithosphériques
perdent de l’énergie par conduction ; cela provoque leur instabilité et génère l’enfoncement au niveau des zones de
subduction. Ces phénomènes entretiennent les mouvements de convection réalisés dans le manteau inférieur, de la
matière chaude remontant localement au niveau des dorsales et des points chauds. Les transferts d’énergie vers la
surface sont donc à l’origine de l’évacuation de l’énergie produite par les enveloppes internes et génèrent la dynamique
interne du globe dont les mouvements lithosphériques ne sont que la manifestation de surface
A l’échelle du globe, le flux fort dans les dorsales est associé à la production de lithosphère nouvelle, au
contraire les zones de subduction présentent un flux faible associé au plongement de la lithosphère âgée
devenue dense.
Belin Edition 2012
Pb : Comment l’homme exploite-il l’énergie géothermique ?
Activité 9 chap 10 TS : l’exploitation par l’homme de l’énergie géothermique
Exploiter les données recueillies lors d’une sortie locale dans une exploitation géothermique.
Tâche complexe
Livre p 248 – 249
Le document 1 réinvestit les notions de géothermie très basse, basse, moyenne et haute énergie et les met en
perspective avec les usages possibles, individuels, collectifs (chauffage/climatisation) ou encore industriels (production
d’électricité) en fonction de la température des fluides recueillis. Il permet donc d’aborder la diversité des applications
géothermiques en fonction de la ressource disponible.
Le document 2 traite de deux exemples d’utilisation de la géothermie :
– l’utilisation de l’énergie thermique de la nappe aquifère située à 600 m de profondeur à Paris, récupérée par un
système de double puits d’alimentation/rejet ;
– l’utilisation de la chaleur des roches du sous-sol grâce à un système de tuyauterie enterré fonctionnant comme
échangeur thermique et à une pompe à chaleur réalisant la conversion de la chaleur permettant de chauffer
l’habitation.
Le document 3 illustre une technique ambitieuse mise en œuvre dans le fossé rhénan à Soultz. Cette zone,
exceptionnelle du point de vue géothermique (flux géothermique le plus élevé en France métropolitaine) permet, après
16
fracturation des roches profondes (5 000 m), de créer une circulation d’eau chauffée en profondeur et de récupérer
l’énergie thermique pour fabriquer de l’électricité. C’est la technique des « roches chaudes fracturées ».
Le document 4 illustre les origines de la production d’électricité dans le monde et en France. Il est utile de faire réfléchir
les élèves à la notion d’énergie renouvelable.
Dans le monde, l’énergie géothermique utilisée correspond à une puissance de 61 GW (gigawatt, valeur pour l’année
2000 qui a permis de couvrir 1 % de la consommation d’énergie). Cette énergie prélevée est infime par rapport à
l’énergie produite 42 TW (térawatt). L’énergie géothermique est donc une énergie durable à l’échelle humaine.
En 2008, 2,8 % de l’électricité produite dans le monde était d’origine géothermique, contre seulement 0,0024 % en
France.
La faible part de la géothermie dans la production d’énergie en France peut être augmentée grâce à la diversité des
ressources possibles. Les trois exemples abordés illustrent la possibilité de géothermie très basse énergie, basse énergie
et haute énergie grâce à la technique des roches fracturées.
L’énergie géothermique utilisable par l’homme est variable d’un endroit à l’autre. Le prélèvement éventuel
par l’homme ne représente qu’une infime partie de ce qui est dissipé
Belin Edition 2012
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Pour aller plus loin :
-
La prospection géothermique
La Terre selon Athanasius Kircher
Origine de l’énergie géothermique
Dissipation de l’énergie géothermique
Energie géothermique et énergie solaire
Géothermie « haute énergie »
Géothermie « basse énergie »
Microscismicité et géothermie des roches chaudes fracturées
Le 1er puits artésien à Paris
Electricité géothermique
Ressources géothermiques et développement durable
Dossier brgm
Métiers :
- Géothermicien
- Ingénieur en géothermie
- hydrogéologue
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