Exploitations géothermiques et propriétés du sous-sol en France (Google earth)

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné : TS obligatoire
Partie du programme : Thème 2-A - Géothermie et propriétés thermiques de la Terre
PLACE DANS LA PROGRESSION
L’énergie géothermique utilisable par l’Homme est variable d’un endroit à un autre
PROBLEME A RESOUDRE
En France, il existe deux catégories d’installations géothermiques : les réseaux de chauffage ou les centrales de production d’électricité. Selon la progression :
- En début de progression, on cherche à déterminer les propriétés du sous-sol favorables à chacun de ces deux types d’installations.
- En fin de progression, on chercherait alors à montrer que la géothermie est une ressource énergétique dont l’exploitation pourrait être développée dans l’avenir.
NOTIONS, COMPETENCES
Notions - La température croit avec la profondeur (gradient)
- L’énergie géothermique utilisable par l’Homme est variable d’un endroit à un autre
- Gradients et flux varient selon le contexte géodynamique
- Le prélèvement éventuel de cette énergie par l’Homme ne représente qu’une infime partie de ce qui est dissipé
Compétences - Utiliser Google Earth
- Mettre en relation des supports divers d’information

ACTIVITE
Durée : 1hCoût : NonSécurité : Non
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  • Matériel et ressources :
    • Logiciel Google Earth,
    • Fiche technique du logiciel Google Earth
      Fiche technique Google Earth



    • Tableau présentant les caractéristiques de plusieurs sites utilisant la géothermie en France métropolitaine,
    • Carte de la température des aquifères de France métropolitaine (image numérique),
      Carte des ressources géothermiques



    • Légende de la carte des aquifères (dans un fichier kmz)
    • Carte de la profondeur du Moho en France métropolitaine (image numérique)
      Carte de la profondeur du Moho



    • Légende de la carte de la profondeur du Moho (dans un fichier kmz)
      Ficher de travail kmz vierge



  • Activité élève :



Document d’appel :
La géothermie se développe en France. Photo ou vidéo présentant une centrale géothermique (voir site de Soultz) / Photo ou vidéo présentant les équipements d’une ville chauffée à la géothermie (voir Youtube : Chevilly-la-rue par exemple) → ébauche du principe : circulation d’eau entre l’aquifère et l’installation.

Questionnement élève :

1/A partir du fichier « kmz » fourni, utiliser les fonctionnalités de Google Earth pour localiser les différents sites utilisant la géothermie présentés dans le document ci-dessous. Une différenciation visuelle des deux types d’utilisation est attendue lors du repérage. Il peut s’agir d’installations existantes ou de projets.


Aide : rechercher la commune, placer un repère, nommer le repère et lui attribuer une couleur en fonction du type d’utilisation.

Remarque pour le professeur : il est possible de gagner du temps en fournissant à l’élève un fichier kmz présentant déjà la localisation différenciée des sites

2/ Utiliser les fonctionnalités de Google earth pour superposer soigneusement la carte des ressources géothermiques en France métropolitaine (fichier image fourni, légende de la carte fournie dans le kmz) à l’image satellite, de façon à pouvoir confronter les données de la cartes avec les repérages effectués.

Aide : modifier la taille et l’orientation de la carte pour ajuster au mieux les contours de la France de la carte et de l’image satellite. Choisir la transparence de façon à voir l’ensemble des données. Eventuellement, donner un nom à la superposition effectuée.

Remarque pour le professeur : la légende de la carte a été ajoutée comme une information dans le kmz.
Il suffit de créer un repère, de lui donner un nom, et d’écrire la légende dans la zone de texte. On choisit ensuite l’icône « information » en cliquant sur le bouton à droite de la zone de titre. Il reste à signaler aux élèves qu’ils peuvent avoir accès au contenu de l’information en cliquant dessus dans le menu « lieux »


4/ A partir de la confrontation des données obtenues, expliquer l’intérêt de faire circuler de l’eau entre l’aquifère et chaque type d’installation de surface (chauffage et production électrique).

5/ Établir alors une relation entre le type d’installation géothermique mise en place et la température de l’eau des aquifères.

6/ Utiliser les fonctionnalités de Google earth pour superposer soigneusement la carte de la profondeur du Moho en France métropolitaine (fichier image fourni*, légende de la carte fournie dans le kmz) à l’image satellite.

Aide : Idem question 3. Décocher la carte précédemment superposée pour mieux voir.

Remarque pour le professeur : il serait très préférable d’utiliser une tomographie sismique à 100km. Malheureusement, cela s’est avéré très difficile à trouver ! Un logiciel permet pourtant de générer (ou de faire générer par les élèves) ce type de carte, mais le résultat est un peu trop imprécis pour cette activité. Pour y accéder : http://acces.ens-lyon.fr/eduterre-usages/formations/jamstec-tomo/jamstec-tomo . Il s’agit d’une ressource proposée par un professeur associé de l’IFE, avec la fiche technique et le lien pour cette application. La carte est générée sous la forme d’un kmz :

tomographie sismique à 100km de profondeur



7/ A partir de la confrontation des données et des connaissances, établir une relation entre le type de géothermie, la profondeur de la limite lithosphère/asthénosphère et le contexte géodynamique.
Il s’agit de préciser l’origine géologique des conditions thermiques nécessaires aux deux types de géothermie.

Aide : La limite entre lithosphère et asthénosphère correspond à l’isotherme 1200°C. Elle se trouve en moyenne à 150km de profondeur. La remontée de cette limite correspond généralement à un phénomène d’extension de la lithosphère, en contexte divergent ( dorsale, rifting,...), plus rarement à des remontées magmatiques de point chaud. Elle est couramment associée à une remontée du Moho dès que le contexte est divergent

8/ Enfin, discuter de la disponibilité de cette ressource énergétique, en France, dans l’espace et dans le temps.

Remarque : On peut alors fournir une image de tomographie sismique mondiale pour généraliser

COMMUNICATION DES RESULTATS, OBSERVATIONS, RECHERCHES
- Résultats attendus
Résultat attendu en kmz



Résultat de la localisation des sites de géothermie


Légende de la carte des ressources géothermiques


Résultat de la superposition de la carte des ressources géothermique sur les sites géothermiques localisés


Superposition de la carte de la profondeur du Moho à la localisation des sites géothermiques (seule)



L’eau qui circule se réchauffe au contact de l’aquifère dans le sous-sol. L’installation récupère ensuite l’énergie calorifique de l’eau chaude qui remonte en surface. Cette énergie est alors utilisée directement ou convertie en énergie électrique. → Notion construite : « la température croit avec la profondeur. »

Le chauffage par géothermie est développé dans des zones où les aquifères ont des températures comprises entre 50 et 100°C, tandis que la production d’électricité semble nécessiter des aquifères dont la température est d’au moins 150°c. [ Notion de géothermie BT et HT ] → Notion construite : « L’énergie géothermique utilisable est variable d’un endroit à l’autre  »

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