La Géothermie

de 1,76.10puissance 17 W au-dessus de l’atmosphère, mais produit également une chaleur interne de 40 TW, soit 4000 fois moins. Celle-ci est constituée de trois couches principales :

Le noyau d’un rayon de 3 470 kilomètres, composé de fer et de nickel, solide au cœur et liquide autour qui représente 16% du volume de la Terre et 67% de sa masse.

Le manteau d’une épaisseur de 2 900 kilomètres composé d’une part de silicate de fer et d’autre part de magnésium constituant 80 % du volume de la Terre.

La croûte d’une épaisseur de 30 à 40 kilomètres sous les continents, d’environ 20 kilomètres sous les océans et seulement quelques kilomètres au niveau des rifts et des dorsales.

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Schéma des différentes croûtes terrestres.

Une faible partie de cette chaleur produite par la Terre est due au refroidissement du noyau. Celle-ci est une relique de sa formation, il y a 4,55 milliards d’années. Lors de sa formation, l’énergie s’est accumulée dans le noyau qui, à l’heure actuelle, a une température de 4 200°C ou près de 6000° K. Cependant, la source principale de chaleur interne dissipée en surface n’est pas due au refroidissement du noyau mais à la radioactivité des roches contenues dans le manteau et la croûte terrestre (contribution totale supérieure à 90%). Les éléments chimiques radioactifs responsables sont l’uranium, le thorium et le potassium. Dans les deux cas, la chaleur issue du noyau remonte jusqu'au sol sous forme de chaleur par conduction. Cette résistance est mesurable à l’aide du gradient géothermique qui mesure la température en fonction de la profondeur. En moyenne le gradient géothermal est de 3,3°C tous les 100 mètres.

Le manteau supérieur se décompose en une partie externe « rigide » qui avec la croûte, forment la lithosphère et d’une partie intérieure « plastique » appelée asthénosphère sur laquelle « flotte » la lithosphère. Le manteau inférieur, d’une épaisseur d’environ 2200 km est solide.

On distingue aussi la croûte continentale (continents plus plates-formes continentales) d’une épaisseur de 30 km formée de roches granitiques et sédimentaires et la croûte océanique d’une épaisseur de 10 km formée de basalte.

La lithosphère elle, est structurée en une mosaïque de plaques tectoniques qui bougent les unes par rapport aux autres (de quelques cm par an) à cause des courants de convection (montée des roches chaudes et descente des roches froides) qui animent l’asthénosphère au cours du transfert de la chaleur d’origine radioactive vers la surface de la Terre. Il en résulte les phénomènes géologiques bien connus qui jalonnent l’évolution de notre planète : séismes, éruptions volcaniques, poussées de massifs montagneux...

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Schéma de principe de la tectonique des plaques.

La tectonique des plaques est la théorie des mouvements de la lithosphère et par extension désigne ces mouvements eux-mêmes. Elle amène à un découpage de la lithosphère en 12 plaques tectoniques ( Pacifique, Eurasie, Afrique, Antarctique, Inde-Australie, Amérique du Nord, Amérique du Sud, Nazca, Philippine, Arabie, Cocos et Caraïbe) et définit trois types de frontières entre deux plaques contiguës dont la frontière divergente( mouvement éloignant deux plaques l'une de l'autre, créant des fissures dans lesquelles s’infiltre le magma provenant de l’asthénosphère. Cela provoque une apparition d’un fossé d’effondrement et de manifestations volcaniques intenses comme par exemple la dorsale médio-atlantique). Il y a aussi la frontière convergente (mouvement de collision entre deux plaques: lorsque les deux plaques sont océaniques, une plaque s’enfonce dans l’asthénosphère sous l’autre plaque en formant une fosse. Ainsi le magma résultant de la fusion partielle du morceau de plaque englouti remonte à la surface et provoque l’apparition d’îlots volcaniques comme la fosse de Porto Rico...De plus, lorsque les deux plaques sont continentales, on observe la formation d’une chaîne de montagnes par dislocation de la croûte terrestre comme par exemple la formation de l’Himalaya lors de la soudure de l’Inde au continent asiatique.) et pour finir la frontière transformante ( les plaques glissent latéralement l’une contre l’autre comme par exemple la faille de San Andreas en Californie sur laquelle se situe San Francisco.). En règle générale, il y a fabrication de la plaque lithosphérique à la frontière divergente, destruction à la frontière convergente et conservation à la frontière transformante. Ainsi, la déformation résultant de la lithosphère de ce triple processus de production-disparition-glissement donne lieu à la dérive des continents.

2) ?? Localisation de la géothermie ??

C’est ainsi pourquoi des chercheurs ont eu l’idée de mettre en place une technique d’exploitation de la géothermie pour principalement l’exploitée industriellement tant pour la production d’électricité que pour le chauffage domestique. Tout d’abord, la géothermie, du grec géo (la terre) et thermie (la chaleur), est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et la technique qui vise à l'exploiter. Par extension, la géothermie désigne aussi l'énergie géothermique issue de l'énergie de la Terre qui est convertie en chaleur.

On distingue quatre types de géothermie :

* la géothermie peu profonde à très basse température ;

* la géothermie profonde à basse température ;

* la géothermie très profonde à moyenne température ;

* la géothermie très profonde à haute température.

Ces quatre types de géothermie prélèvent la chaleur contenue dans le sol. L'énergie géothermique est exploitée dans des réseaux de chauffage et d'eau chaude depuis des milliers d'années en Chine, dans la Rome antique et dans le bassin méditerranéen. Grâce à l’expérience acquise durant plus d’un siècle dans la prospection pétrolière on a pu développer un savoir-faire dans la recherche de sites géothermiques. Les critères d’appréciation d’un site géothermique sont d’une part la température du sous-sol et d’autre part la perméabilité de la roche qui rend possible la circulation de l’eau chaude et donc son extraction par un puits foré à cet effet. L’énergie géothermique est présente en tout point du globe. La chaleur émise par la Terre, très faible n’est pas perceptible par l’Homme. Cependant, il existe des lieux où celle-ci est plus abondante. La chaleur dissipée est plus forte dans les plates-formes jeunes comme en Europe du sud, telle la France, l’Espagne et l’Italie, que dans les vieilles plates-formes (exemple Scandinavie). La composition des roches jouent aussi un rôle dans la remontée calorifique : ainsi elle est 3 fois plus élevée avec un sol granitique que basaltique. De plus, des lieux existent où le flux de chaleur est plus élevé comme les zones de rifts océaniques et des dorsales. Cela est dû au fait que le magma est parvenu à remonter à la surface en réchauffant les roches périphériques. Ce phénomène s’explique par le fait que l’écorce et la couche supérieure du manteau, c'est-à-dire la lithosphère, est fragile et cassante. Les zones citées plus haut sont en fait les frontières des plaques et ce qui explique le magma puisse remonter. La manifestation la plus visible est l’existence des volcans. Le transfert d’énergie dans ces régions est plus efficace : le gradient géothermique peut atteindre 30° au 100 mètres. Citons l’exemple de l’Islande. Ce pays est localisé sur la dorsale médio-atlantique. Il constitue en tant que terre émergée une singularité étonnante car les autres sommets de cette dorsale se trouvent généralement à quelques milliers de mètres de mètres au-dessous du niveau de la mer. En effet, l’île est entièrement volcanique. On y observe tous les phénomènes caractéristiques d’une activité géothermique intense : sources chaudes, geysers, solfatares, fumerolles, épandage de soufre, étendues de boues en ébullition et une éruption volcanique survient en moyenne tous les 4 ans.

Le flux géothermique moyen à la surface de la terre est de 60 mW/mcarré, il peut atteindre dans certaines régions particulièrement actives la valeur de 1W/mcarré. On peut alors y trouver plusieurs centaines de degrés à 1000 m de profondeur. C’est le cas de certaines régions d’Islande, de Nouvelle Zélande, d’Italie, d’Indonésie, du Japon, des Etats unis ou du Mexique. Les fortes valeurs du flux géothermique s’expliquent par la présence à de faibles profondeurs de poches magmatiques liées à des manifestations volcaniques ou encore à une remontée locale de l’asthénosphère. A moins de 2000 m de profondeur la température est alors trop faible pour la production électrique mais elle peut cependant être utilisée pour le chauffage. En France, le flux géothermique varie.

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Le flux géothermique en France (Mw/mcarré).

Et pour finir, la géothermie est une source importante d’électricité dans le monde : 46 TW he en 2001. En effet, des efforts importants sont effectués pour développer ce mode