Thème 2 : Enjeux planétaires contemporains

Thème 2 : Enjeux planétaires contemporains
A. Géothermie et propriétés thermiques de la Terre
1. La Terre, une machine thermique
Energie géothermique ? Energie thermique produite par la désintégration
d’éléments radioactifs du manteau terrestre (Uranium, Thorium, Potassium)
 inépuisable à l’échelle de l’humanité.
Gradient géothermique ? Augmentation de température moyenne selon la
profondeur (30°C/km en moyenne).
Flux géothermique ? Quantité d’énergie dissipée par unité de surface et de temps
(60 mW/m² en moyenne.
Transfert thermique ? Conduction (sans déplacement de matière, de proche en
proche) et convection (mouvement ascendant de matière chaude et peu dense
surmontée de matière froide et dense puis refroidissement et redescente).
Une machine thermique ? L’énergie géothermique est convertie en énergie
mécanique car dans le manteau, le transfert thermique se fait par mouvement de
convection.
2. Flux géothermique et contexte tectonique
Le gradient et le flux géothermique ne sont pas constants à la surface de la Terre :
- Dans les zones magmatiques (dorsales en milieu océanique ou rifts en milieu
continental), la remontée de matériel mantellique vers la surface entraîne un flux
géothermique élevé.
- Dans les zones de subduction, le plongement de la lithosphère océanique froide
sous la lithosphère continentale augmente la profondeur de l’isotherme 1300°C, les
roches entrent en fusion à une profondeur plus importante. Le flux géothermique est
donc plus faible à la surface.
3. Energie géothermique et utilisation par l’Homme
- Dans les zones magmatiques, le gradient géothermique est élevé. De l’eau des
nappes aquifères souterraines à très haute température peut être extraite grâce à
des forages. En remontant, l’eau perd de sa pression et se transforme en vapeur.
Cette vapeur peut ensuite être utilisée dans une turbine pour produire de l’électricité.
On appelle cette méthode « géothermie de moyenne et haute énergie »
- Dans les bassins sédimentaires, le gradient géothermique est plus faible. Grâce à
une pompe à chaleur, l’énergie de la Terre peut être utilisée pour le chauffage
individuel, méthode qu’on appelle « géothermie de très basse énergie ».
- On peut également extraire de l’eau des nappes aquifères à une plus basse
température (elle reste à l’état liquide) pour le chauffage collectif, c’est la
« géothermie de basse énergie ».
L’énergie géothermique est très intéressante puisqu’elle est inépuisable à notre
échelle et peu polluante. Elle représente ainsi une énergie d’avenir.