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TP8 Pourquoi pas de géothermie à Nogent ? Installations géothermiques en Ile de France

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Présentation au sujet: "TP8 Pourquoi pas de géothermie à Nogent ? Installations géothermiques en Ile de France"— Transcription de la présentation:

1 TP8 Pourquoi pas de géothermie à Nogent ? Installations géothermiques en Ile de France

2 Ingénieur en géothermie, la société qui vous emploie vous a donné pour mission de convaincre les élus de la ville de Nogent sur Marne, que la géothermie est une source dénergie renouvelable et inépuisable à notre échelle. Elle est donc une alternative intéressante à lutilisation des énergies fossiles polluantes, chères et de plus en plus rares, pour chauffer les immeubles et établissements collectifs, ainsi que les maisons individuelles.

3 Votre réponse argumentée inclura un graphique tiré de vos résultats expérimentaux, interprétés, et mis en relation avec le principe de la géothermie utilisable par lhomme. Durée : 1h 20 Consigne Afin de convaincre les élus de Nogent sur Marne dutiliser une ressource énergétique « propre » telle que la géothermie pour le chauffage des habitations, vous exploiterez les documents à votre disposition (ainsi que votre exercice) et modéliserez les phénomènes responsables des transferts dénergie dans la Terre pour montrer que cette source dénergie est renouvelable et inépuisable.

4 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 Man- teau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 Exercice Belin p.229

5 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 2,19 E+12 2,15 E+12 9,16 E+115,26E+12 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 Man- teau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05

6 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 2,19 E+12 2,15 E+12 9,16 E+115,26E+12 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 6,17 E+11 5,01 E+11 9,16 E+101,21E+12 Mant- eau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05

7 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 2,19 E+12 2,15 E+12 9,16 E+115,26E+12 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 6,17 E+11 5,01 E+11 9,16 E+101,21E+12 Mant- eau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 1,07 E+13 1,01 E+13 4,35 E+122,52E+13 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 1,98 E+09 5,35 E+09 6,61 E+091,39E+10

8 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 2,19 E+12 2,15 E+12 9,16 E+115,26E+12 16,59 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 6,17 E+11 5,01 E+11 9,16 E+101,21E+12 3,82 Man- teau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 1,07 E+13 1,01 E+13 4,35 E+122,52E+13 79,50 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 1,98 E+09 5,35 E+09 6,61 E+091,39E+10 0,04 avec 79,5% de contribution à la production dénergie dorigine interne, cest le manteau qui est lenveloppe qui produit le plus dénergie géothermique par désintégration de ses éléments radioactifs Réserve renouvelable et inépuisable à léchelle humaine

9 Document 4 : les 2 modes de transfert de chaleur dans un milieu La conduction : transfert de chaleur dans un solide ou un fluide, qui résulte de la différence de chaleur dans 2 régions dun même milieu et qui se réalise sans déplacement de matière. Lénergie thermique se transmet de proche en proche par modification de lagitation des atomes. Cest le mode de propagation de la chaleur dans la lithosphère. La convection : transfert de chaleur avec déplacement de matière dans le milieu, lié à des différences de densité. La convection assure le transfert de la chaleur dans le manteau.

10 Document 5 : montage à réaliser pour comparer lefficacité de ces 2 modes de transfert de chaleur Montage 1 : modélisation de la convection Source de chaleur placée au fond Montage 2 : modélisation de la conduction Source de chaleur placée en surface Le thermomètre du bas ne doit toucher ni la résistance, ni le fond de la cuve. Ne pas « coller » le polystyrène sur la résistance Le thermomètre du haut ne doit pas toucher la résistance. Le thermomètre du bas ne doit pas toucher le fond de la cuve. Même remarque pour le polystyrène.

11 Modélisation des transferts de chaleur: résultats Interpréter et conclure sur lefficacité de ces 2 modes de transfert de chaleur. Mettre en relation vos résultats avec le transfert de lénergie thermique dans les enveloppes du globe terrestre.

12 Document 1 Ce bassin sédimentaire comporte cinq grands aquifères, dont le Dogger sétend sur plus de km 2 avec des températures variant de 56 à 85°C. Ce réservoir assure aujourdhui le fonctionnement de 34 installations géothermales. Doc.1 : -Laquifère du Dogger qui peut alimenter lIdF de Melun à Paris et Meaux, se situe sous lisotherme 60° et au-dessus de lisotherme 100°, donc sa T° avoisine 75°C -Laquifère du Lusitanien, à laplomb des mêmes villes, est situé juste au-dessus de lisotherme 60°, donc sa T° doit être 50°. -Laquifère du crétacé, moins profond doit avoir une T° 30°C.

13 Document 2a: températures des aquifères en France Doc.2a : pour le BP, laquifère à + de 70°C est le + présent, donc le + exploitable

14 Document 2b: carte des températures de laquifère du Dogger en Ile de France Doc.2b : Sous Nogent laquifère du Dogger à une T° = 65-70°C, comme dans toutes les communes du 94 où des équipements collectifs et des maisons sont chauffées avec la géothermie, donc lutilisation de cette source dénergie est possible aussi à Nogent !

15 Document 3: Géothermie de basse énergie utilisable par lhomme Pour la géothermie de basse énergie, la température des nappes est comprise entre 30 et 150 °C. En France, les régions Ile-de-France et Aquitaine ont développé lutilisation de cette source énergétique, des réseaux de chaleur alimentés par géothermie chauffant près de logements. Doc.3 : confirmation que si la T° des nappes deau est comprise entre 30 et 150°C, la géothermie pour chauffer les logements est utilisable, ainsi que pour les utilisations industrielles, le thermalisme ou la balnéothérapie (celle-ci se fait à Champigny).

16 Type de géothermie Caractéristiques du réservoirUtilisations Très basse énergie Nappe à moins de 100 m Température < à 30°C Chauffage et rafraîchissement de locaux, avec pompe à chaleur Basse énergie 30°C < Température < 150°C Chauffage urbain, utilisations industrielles, thermalisme, balnéothérapie Moyenne et Haute énergie 180°C < Température < 350°C Production délectricité Géothermie profonde Roches chaudes sèches à plus de m de profondeur Au stade de la recherche, pour lélectricité ou le chauffage Selon le niveau de température, on distingue différents types de géothermie, auxquels correspondent différents usages

17 Conclusion Deux mécanismes de transfert thermique existent dans la Terre : la convection et la conduction. Cest ce dernier mode de transfert qui a lieu dans la lithosphère, où lhomme peut récupérer une infime partie de la chaleur ainsi dissipée. Nogent, comme Champigny ou Bonneuil, pourrait utiliser sans problème lénergie géothermique localement fournie par laquifère du Dogger (nappe deau souterraine datée du Jurassique, ère 2 re ), dont leau est à environ 65°C. Cette eau pourrait ainsi chauffer les logements et serait une énergie renouvelable, propre et inépuisable à léchelle humaine. Il ny a donc pas que les régions volcaniques qui peuvent récupérer cette énergie ; les bassins sédimentaires avec leurs aquifères, le peuvent aussi. L'énergie géothermique utilisable par l'Homme est donc variable d'un endroit à l'autre, grâce aux moyens techniques nouveaux qui permettent même dutiliser la très basse énergie.


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