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L'existence d'un flux de chaleur d'origine interne fait l'objet de nombreuses manifestations en surface (sources d'eaux chaudes geysers températures élevées
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Géothermie flux géothermique et gradient ? Types d'exploitations géothermiques ? Géothermie haute énergie et électricité
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14 mar 2020 · Plus le flux thermique est élevé plus son exploitation est facile Il convient de bien distinguer le flux et le gradient géothermique 5 2 1 Le
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Celui-ci peut être cependant substantiel dans les quelques pays où existent des zones volcaniques actives Sources de chaleur dans le globe terrestre flux et
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La température croît avec la profondeur (gradient géothermique) Un flux thermique atteint la surface en provenance des profondeurs de la Terre (flux
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Les exploitations géothermiques actuelles sont le plus souvent associées à des zones au flux thermique important associé au magmatisme (zones de dorsales
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Flux thermique ?(z)=-k dT/dz; avec z la profondeur T la température k la conductivité thermique ? Valeur moyenne du flux de chaleur sur les continents 25 à
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Le flux géothermique est rarement pris en compte dans les modélisations de la circulation océanique Néanmoins nombreuses études ont montré l'effet de ce
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Le flux géothermique mesuré en W/m2 correspond à la dissipation d'énergie provenant des profondeurs de la Terre et traversant une surface donnée en un temps
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B Le flux géothermique Définition : Quantité de chaleur provenant des enveloppes profondes du globe et traversant une unité de surface en un temps donné
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Le calcul du flux nécessite la connaissance du gradient et de la conductibilité thermique des roches Le gradient peut se déterminer avec
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Le gradient géothermique est l'augmentation de température en °C par km de profondeur ? Connaissant la conductivité thermique des roches on peut en déduire
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Flux géothermique (en mW/m2) est la mesure de la quantité d'énergie géothermique dissipée par unité de temps et de surface
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Géothermie flux géothermique et gradient ? Types d'exploitations géothermiques ? Géothermie haute énergie et électricité
[PDF] ChapV Géothermie
Le flux géothermique correspond à l'énergie dissipée par la surface terrestre Ce flux permet d'estimer la dissipation de la chaleur par le globe Il dépend du
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14 mar 2020 · La géothermie exploite le flux thermique qui parvient en surface Plus le flux thermique est élevé plus son exploitation est facile Il
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La géothermie est l'exploitation des stocks de chaleur contenus dans l'écorce terrestre pour produire de la chaleur et de l'électricité
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GEOTHERMIE HAUTE ENERGIE
ETTECTONIQUE DES PLAQUES
Géothermie en Islande 1
Jean-Paul Passeron - 2020
PLAN¾Généralités et définitions
¾ Géothermie, flux géothermique et gradient ¾ Géothermie haute énergie et électricité ¾Exploitation géothermique liée à la tectonique des plaques¾ Localisation
¾ Exemples dans le monde
¾Zones de subduction et Arcs volcaniques
¾Rifts
¾Rides et Hot Spots
¾Exploitation géothermique en France non liée à la tectonique des plaques ¾Importance et considérations économiques¾Conclusions
La Géothermie est une énergie naturelle renouvelable (à son rythme) 2 31)Chaleur générée par le globe terrestre
2)Exploitation de cette chaleur comme
source d'ĠnergieLes sources de la chaleur terrestre
¾ 10 - 25% : résidu de la chaleur de
formation initiale depuis ~4,5 milliards d'annĠes et proǀenant essentiellement du noyau et du manteau¾ 75 - 90% : produit de désintégration
des éléments radioactifs présents dans le manteau et la croûte terrestre (U, 4Le Gradient Géothermique
La température augmente avec la profondeur
en moyenne 3,3 °C/100m dans la partie supérieure de la lithosphère20 à 30 °C / 100m zones chaudes
en France de 2°C/100m au pied des Pyrénées à10° C/100m en Alsace
La température atteint ~600 à 1000°C à la base de la croûte continentaleEn dessous de la croûte, dans le manteau le
gradient devient plus faible et la température atteint 4200°C au niveau du noyau *! Température en profondeur (T) T = T surface + ȳΎ Pȳ gradient de température
P profondeur
NoyauManteau
infManteau
supCroûte
5LA TERRE EN COUPE
Manteau:
¾ relativement plastique du fait de sa température avec des mouvements de convection compliqués par des mouvements ascendants de matériel chaud en provenance du noyau ¾ localement chambres magmatiques et matériel en fusionCroûte:
¾ relativement rigide avec des déplacements liés à la convection thermique du manteau et aux
tensions sur ses surfaces 6 NoyauInterne
Noyau externeManteau inf.
¾Le flux thermique varie en fonction de la manière dont la chaleur est transmise et distribuée :
conductivité des roches et des mouvements de convection¾La conductivité thermique est une propriété physique des roches. La transmission de la chaleur
se fait par vibration de matière. Pour les roches elle est lente et faible > (lithosphère)¾La convection est un mouvement de matière généré par des différences de température et donc
de gravité. La transmission de la chaleur par convection est plus rapide et forte > (manteau)Chaleur terrestre et Flux thermique
Flux thermique: q = q* + A (milli watt par m2/mWm-2) q* chaleur originaire du manteau où de la croûte inférieure A chaleur générée par la radioactivité de la croûte supérieure ¾zones continentales anciennes 40 à 60 mWm2¾zones océaniques récentes > 250 mWm2
7 (milliwatt par mètre carré)Amérique
SudAfrique
Amérique
du Nord Asie ¾Géothermie de très basse énergie < 40°C ¾Géothermie de basse énergie 40 à 90 °C¾Géothermie profonde (>4000 m) ~200°C
¾Géothermie haute énergie 150 à 250°CSurface, Bassins sédimentaires Chauffage
Très Basse Energie
Basse Energie Profonde
Haute Energie
5000 m
1000 m
Gradient géothermique normal à élevé Gradient géothermique très élevéProximité de Magma Electricité
Cogénération (électricité + chauffage) 8 9 Géothermie Haute Energie et Production électrique Seule la Géothermie Haute Energie est adaptée à la production d'ĠlectricitĠ͗ ¾Nécessité de faire tourner des turbines avec de la vapeur pour entraîner des alternateurs oT > à 150 °C : suffisamment de vapeur (sèche) et de pression oT de 100 °C et 150 °C : possible mais technologies spĠciales d'Ġchange aǀec fluides vaporisation faible pression (flash steam)Condenseur
Vapeur sèche
Turbine
Générateur
Electricité
Sous sol
Vapeur sèche Eau
10Flux et gradient géothermique utiles
Flux et gradient thermique normal
¾ vers 3 km partie supérieure de la croûte : 90 à 100°C ¾ exploitable par forage " standard » et suffisant pour chauffage¾ vers 5 à 7 km : 130 à 150°C
¾ minimum pour générer de la vapeur mais trop profond pour exploiter sans investissement lourd ¾ Pour générer économiquement la vapeur nécessaire à entraîner des turbines électriques il faut :¾ flux thermique anormal
¾ donc magmatisme, volcanisme
¾ donc tectonique des plaques
11 Production électrique à partir de la Géothermie hauteénergie
¾système hydrométrique
naturel circulant dans les zones chaudes et se transformant en vapeurNaturel
Artificiel - Injection
¾injection artificielle d'eau et
récupération de vapeur Pour edžploiter l'Ġnergie il faut un fluide transporteur ͗ eau sous forme liquide ou vapeur.Deux systèmes:
12 Géothermie Haute Energie - Le système naturelTrois éléments
¾Un magma ou une chambre magmatique à haute température peu profond (<5000 m) réchauffant les roches avoisinantes ¾Un système hydraulique naturel alimenté (concentration des pluies) ¾Des réservoirs, failles ou conduites permettant la concentration et la circulation de 13Zone d'edžpansion
Zone de
subductionCordillère
Point chaud
océanique Rift continental MAGMA lithosphèreZONES CHAUDES ET TECTONIQUE DES PLAQUES
Les plaques continentales et océaniques, partie supérieure de la lithosphère qui repose sur un
manteau magmatiqueLe magma remonte : 1) au niveau des océans le long des rides médio océaniques, 2) au dessus des
moteurs du mouvement des plaques4) les points chauds " hot spots » sont des points fixes profonds indépendants des plaques qui
amènent aussi du magma à proximité de la surfaceArc insulaire
PLAQUE
CONTINENTALE PLAQUE
OCEANIQUE
MAGMA 14Distribution du flux géothermique
RIFT ARCVOLCANIQUE ZONE DE
SUBDUCTION
RIDEMEDIO-
OCEANIQUE
PLAQUE CONTINENTALE PLAQUE OCEANIQUE
15 Il existe quinze plaques tectoniques majeures composées soit de croûte océanique uniquement, soit essentiellement de croûte continentale, soit mixtes mais aussi de nombreuses " micro-plaques » (40) Les bordures des continents (lieux avec population) se divisent en marges passives sans grand intérêt géothermique et en marges actives. Les rides médio océaniques sont de grand intérêt géothermique mais peu peuplées.Les Plaques Tectoniques
16 ¾zones de faiblesse, forte sismicité, fortement fracturées ¾volcanisme intense du fait de la remontée de magma chaud vers la surface¾ flux thermique élevé
Localisation et Intérêt des Zones de subductionRides, Rifts
Plaque Eurasienne Plaque Nord
Américaine
Plaque Eurasienne
Plaque Pacifique
Plaque Africaine
Plaque Antarctique
Plaque Sud
Américaine
Plaque de Nazca
Plaque Indo-
Australienne
champs géothermiques failles transformantes zones de subduction 17Zones de subduction et arc volcanique:
La plaque océanique plonge sous la plaque continentale Fusion des roches et ligne de volcans parallèlement à la ligne de subduction Zone géothermales nombreuses: Indonésie, Japon, Mexique, Nouvelle Zélande, Philippines,Amérique Centrale
Zones de subduction et en translation (cisaillantes/transformantes)Création de zones et bassins en extension (pull-apart) avec volcanisme associé et génération de
chaleur : Californie (Salton Trough, Cerro Prieto et Imperial Valley , The Geysers)Zone de subduction
(Japon, Nouvelle Zélande,Philippines, Indonésie,
Dorsales
(Islande,Açores)
Points chauds
(Islande, Hawaii),Zone de rift
(Kenya,Somalie)
Zones tectoniques à flux géothermique élevé 18Zones des rides médio océaniques:
Zones de formation de croûte océanique et épanchements basaltiquesZones d'edžtension ͨ rifting »:
Zones de forte edžtension ă l'intĠrieur des blocs continentaudžVolcanisme récent avec magma proche
Rifts Est Africains (Olkaria Kenya) , Rio Grande Rift (Valles Caldera New Mexico U. S)Zone de subduction
(Japon, Nouvelle Zélande,Philippines, Indonésie,
Dorsales
(Islande,Açores)
Points chauds
(Islande, Hawaii),Zone de rift
(Kenya,Somalie)
Zones tectoniques à flux géothermique élevé 19Point chauds ͞Hot spots »:
centres volcaniques au dessus de remontées de magma chaud dans les plaques océaniques Hawaii , Islande, Açores , RéunionZone de subduction
(Japon, Nouvelle Zélande,Philippines, Indonésie,
Points chauds
(Islande, Hawaii),Zone de rift
(Kenya,Somalie)
Zones tectoniques à flux géothermique élevé 20 Lieux de production électrique à partir de géothermie En France une seule centrale électrique géothermique : Bouillante en GuadeloupeLes dix plus grandes capacités installées
Bouillante
Islande
Mexique
Californie Italie
KenyaPhilippines
Indonésie
# 1 # 2 # 3 # 5 # 6 # 4 # 7 # 8 # 8 JaponNlle Zélande
Turquie
# 10El Salvador
# 9 21RELATIVISER LES ECHELLES DE PUISSANCE
¾KW = kilowatt = 103 w = 1000 watts
¾MW = megawatt = 106 w = 1 million de watts
¾GW = gigawatt = 109 w = 1 milliard de watts = 1000 MW ¾On a besoin d'enǀiron 12 MW pour 10000 habitants¾Une éolienne : 1 à 7 MW par unité
¾Un réacteur nucléaire : 500 MW à 1 GW¾La France a environ 120 GW installés
LA VERITE VRAIE ? : Confusion possible et entretenue, entre puissance installée, puissance utilisée, énergie réellement délivrée ! 22LA OU IL Y A DE LA SUBDUCTION C'EST TOUT BON ͊
23quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35
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