Energie géothermique, mystère?

[fred3000gt]

Bonjour,

L’énergie géothermique (particulièrement profonde) parait miraculeuse sur le papier.

Mais si la chaleur de la Terre est censée venir de la pression interne sous l’effet de la gravité, alors si on extrait de l’énergie thermique, ca devrait diminuer la pression?

Bah non bien sûr, mais pourtant si on extrait de la chaleur, cela la refroidit bien… comprends pas…
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[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Mais si la chaleur de la Terre est censée venir de la pression interne sous l’effet de la gravité, alors si on extrait de l’énergie thermique, ca devrait diminuer la pression?

Drole d'hypothese initiale?
Comment la chaleur serait-elle cree par la pression?

Le flux geothermique terrestre est cree par la difference de chaleur entre l'interieur de la planete et l'exterieur.
La chaleur presente a l'interieur a diverses sources: en tres simplifie, 55% du a la radioactivite et 45% du a des consequences de la chaleur primordiale (celle liee a l'accretion initiale de la Terre).

En theorie (car la chaleur potentiellement exploitable par l'industrie geothermique sera toujours negligeable a l'echelle globale vis-a-vis des sources naturelles (les rides oceaniques ont un flux thermique 2 a 4x plus eleves que les continents)), cela refroidit la Terre plus efficacement, entrainant une contraction et/ou cristallisation des differentes enveloppes.

T-K

[obi76]

A noter que la radioactivité naturelle est non négligeable également pour expliquer la chaleur dégagée.

[Deedee81]

Salut,

Et signalons que faire baisser (anormalement) température et pression en faisant des trous..... faudrait déjà y aller !!!!! Les forages en géothermie c'est peau de chagrin à coté de ce qui se dégage via le volcanisme (en n'oubliant pas les dorsales dans les océans, fort actives). La Terre c'est quand même 6 millions de milliards de milliards de kg. C'est un gros machin difficile à affecter (on fait beaucoup plus de dégât avec toutes nos co...rnichonneries, en surface, plus limitée puisque là c'est juste une "fine pellicule" de notre grosse boule).

EDIT ceci dit faut rester prudent, il y a je ne sais plus où un volcan de boue qui pollue fortement aux métaux lourds et ce truc s'est formé suite à des forages intempestifs, mais ce n'était pas pour la géothermie, c'était pour la recherche de pétrole si ma mémoire ne me trompe pas.

ReEDIT c'est en Indonésie mais je vois qu'il y a discussion sur les causes en fait. Mais bon, ça n'empêche pas d'être prudent.

[A voir en vidéo sur Futura]

[titijoy3]

on parait beaucoup plus enclin à faire des trous pour trouver du pétrole que pour utiliser une énergie non polluante, je trouve ça dommage,

avant de provoquer un déséquilibre dans le magma en forant des puits de géothermie, je pense qu'on a un peu de temps, ce qui n'empêche pas d'étudier les conséquences avant de percer (dans la mesure du possible)

[vilveq]

Bonjour,

Serait il envisageable "d'exploiter" la chambre magmatique d'un volcan ?
On y injecte de l'eau froide, on récupére de la vapeur, on y met une turbine, et hop ..

Merci

[Tawahi-Kiwi]

avant de provoquer un déséquilibre dans le magma en forant des puits de géothermie, je pense qu'on a un peu de temps, ce qui n'empêche pas d'étudier les conséquences avant de percer (dans la mesure du possible)

La geothermie est rarement proche du magma pour que cela aie un effet. Plus le magma est proche de la surface; plus la geothermie est peu profonde.

Serait il envisageable "d'exploiter" la chambre magmatique d'un volcan ?
On y injecte de l'eau froide, on récupére de la vapeur, on y met une turbine, et hop ..

Les centrales geothermiques les plus anciennes sont situees dans des zones hydrothermales et a l'occasion (tout les quelques milliers d'annees, volcaniques) ou le magma est proche de la surface.
Larderello en Toscane a ete construite il y a plus de 1 siecle (meme 1827 en comptant large) (Arc volcanique campanien)
Wairakei en Nouvelle Zelande date de 1958 (Taupo Volcanic Zone)
Pathe au Mexique (1959) (Ceinture volcanique trans-mexicaine)
The Geysers en Californie en 1960 (Basin & Range).

Les zones volcaniques tres actives sont evitees car le risque sismique, hydrothermal, etc. est beaucoup plus important.

T-K

[fred3000gt]

Salut,



Drole d'hypothese initiale?
Comment la chaleur serait-elle cree par la pression?

Le flux geothermique terrestre est cree par la difference de chaleur entre l'interieur de la planete et l'exterieur.
La chaleur presente a l'interieur a diverses sources: en tres simplifie, 55% du a la radioactivite et 45% du a des consequences de la chaleur primordiale (celle liee a l'accretion initiale de la Terre).

En theorie (car la chaleur potentiellement exploitable par l'industrie geothermique sera toujours negligeable a l'echelle globale vis-a-vis des sources naturelles (les rides oceaniques ont un flux thermique 2 a 4x plus eleves que les continents)), cela refroidit la Terre plus efficacement, entrainant une contraction et/ou cristallisation des differentes enveloppes.

T-K

Bah je pensais que la compression créait la chaleur…

[obi76]

Bah je pensais que la compression créait la chaleur…

Lorsqu'il y a variation de volume, ce qui n'est plus le cas depuis longtemps.

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement, on n'a pas parlé de la variation de la même chose mais c'est kif

Bah je pensais que la compression créait la chaleur…

La variation de pression (son augmentation) augmente la température (et peut donc libérer de la chaleur).
Une fois formée la chaleur venant de cette compression n'a plus beaucoup augmenté.
Lorsque la Terre s'est formée, par compression, elle a été très chaude mais s'est refroidie assez vite. Et c'est la radioactivité qui depuis est le principal "moteur" de l'énergie thermique.

[Ernum]

Salut,

il est possible en effet qu'il y ait confusion entre température et chaleur ici.

[jacquolintégrateur]

Bonjour
En somme, il s'agit toujours d'énergie nucléaire: la radio-activité, pour la Terre; La fusion thermonucléaire pour les étoiles. Rien d'étonnant dans la mesure où la célèbre formule E=Mc² nous a montré, depuis longtemps, que la matière n'est rien d'autre que de l'énergie en équilibre:1 kg de quelque matière que ce soit contient cent millions de milliards de Joules. Pour obtenir de l'énergie, il faut rompre, au moins partiellement, cet équilibre et modifier la structure, ce que la chimie permet de faire assez couramment mais avec des limites et en polluant!
Cordialement

[Ernum]

Salut,

Bonjour
En somme, il s'agit toujours d'énergie nucléaire: la radio-activité, pour la Terre; La fusion thermonucléaire pour les étoiles. Rien d'étonnant dans la mesure où la célèbre formule E=Mc² nous a montré, ...

ce que tu décris là concerne plutôt la physique nucléaire que la chimie (question de définition, ça peut se discuter),

or (post#2):

...
Le flux géothermique terrestre est crée par la différence de chaleur entre l’intérieur de la planète et l’extérieur.
La chaleur présente a l’intérieur a diverses sources: en très simplifié, 55% du a la radioactivité et 45% du a des conséquences de la chaleur primordiale (celle liée a l’accrétion initiale de la Terre).

...

même "en très simplifié", on à quand même près de la moitié qui n'est pas de source nucléaire.

[jacquolintégrateur]

même "en très simplifié", on à quand même près de la moitié qui n'est pas de source nucléaire.

Bonjour
Je n'ai pas dit le contraire. La chaleur d'accrétion s'amenuise et va disparaître. Seule, la radio-activité va subsister. La même chose est vraie pour le soleil: il y a belle lurette que la chaleur de condensation ne joue plus qu'un rôle négligeable dans la production des quelques 4millions de tonnes de lumière (E=Mc² !!) par seconde que rayonne le soleil !!
Cordialement

[obi76]

Re-,

La chaleur presente a l'interieur a diverses sources: en tres simplifie, 55% du a la radioactivite et 45% du a des consequences de la chaleur primordiale (celle liee a l'accretion initiale de la Terre).

Je suis étonné. Je me rappelle d'un exo qu'on avait fait à la fac, où si on résolvait uniquement la distribution de la chaleur avec la radioactivité naturelle, on était autour des 100% (la chaleur primordiale étant à priori dissipée depuis bien longtemps). Du coup je ne sais plus que penser de cette histoire...

[Mickey-l.ange]

La chaleur presente a l'interieur a diverses sources: en tres simplifie, 55% du a la radioactivite et 45% du a des consequences de la chaleur primordiale (celle liee a l'accretion initiale de la Terre).

Bonjour,

Il n'y a pas aussi une rahouette due à l'effet de marée de la lune ?

[Tawahi-Kiwi]

La chaleur d'accrétion s'amenuise et va disparaître. Seule, la radio-activité va subsister.

90 milliards d'annees pour la cristallisation complete du noyau externe quand meme(*). La radioactivite participe certainement a ne pas creer un gradient de temperature trop important dans le manteau, mais je me demande si cela explique l'essentiel de cette duree de cristallisation vu que pour cette estimation, cela implique que les demi-vies des isotopes qui participent la radioactivite naturelle sont largement depassees (>100x U235, ~20x U238, 7x Th232 et ?50x? K40). Autant dire qu'a part un peu de thorium, il ne reste plus rien.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

C'est la que je resors cette ancienne reponse de Gilgamesh sur ce sujet (vieux de plus de 10 ans, mais ces choses la, ca ne change pas fondamentalement )

La puissance thermique de la Terre est de 43 à 44 TW (1 TW = 1000 milliards de watt). On prendra ce chiffre pour la suite quoiqu'une étude plus recente la donne plus proche de 36 TW.

Les contributeurs sont :

1/ la radioactivité...
a) du manteau primitif : 25 TW
nota : manteau primitif = manteau actuel + croûte.

b) du noyau : 0-1 TW


2/ la libération de chaleur primordiale...
a) par refroidissement : 13,3 TW

b) par cristallisation du noyau (chaleur latente de solidification) : 2 TW

c) par liberation d'énergie gravitationnelle ('contraction' de la Terre résultant de la cristallisation) : 2,7 TW

Le refroidissement de la Terre (13,3 TW) est égal à M.C dT/dt

La masse M de la Terre étant de 6.1024 kg et sa capacité calorifique C approx. de 1000 J/kg, on peut en conclure qu'elle refroidit au rythme actuel d'environ 70°C (T moyenne) par milliard d'années.

L'accroissement de la taille de la graine solide se calcul comme :

dR/dt = dM/(4pi.rho.r²)dt

avec r graine=1221 km, rho graine = 11t/m3, l'accroissement est donc de 500 km par milliard d'années. Conclusion: elle n'est pas plus vieille que 2 Ga.


En ce qui concerne la puissance thermique on a vu que la radioactivité est le contributeur principal.

Elle a elle-même pour sous-contributeurs 4 isotopes à très longue périodes.

Dans ce qui suit :

tau : demi-vie (en milliard d'année)
h0 : énergie libérére par kg d'isotope décomposé (TJ/kg)
C0 : concentration (1e-9 kg/kg)
H : contribution actuelle (en TW) / il y a 3 Ga

238U (uranium)
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tau : 4,47
h0 : 19
C0 : 25,5
H :9,6 / 15,2

235U (fils de 238U)
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tau : 0,704
h0 : 18,2
C0 : 0,19
H : 0,4 / 8,1

232Th (thorium)
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tau : 14
h0 : 17,1
C0 : 103
H : 11,1 / 12,9

40K (potassium)
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tau : 1,25
h0 : 0,158
C0 : 32,9
H : 3,7 / 19,4

On a pu noter l'insigne faiblesse de la radioactivité du noyau dû au fait que par le plus grand des hasard les 3 éléments chimiques (uranium, thorium et potassium) responsables de la radioactivité du globe sont litophiles, c-a-d que lors d'une fusion du matériau initial, ils sont peu soluble dans la phase fer.

In addition of that, lors d'une fusion du manteau pour former le magma, ils se retrouvent préférentiellement dans la phase liquide et s'accumulent donc dans le magma pour former la croûte terrestre (océanique ou continentale). Près de la moitié de la chaleur radiogénique est donc dégagée dans la croûte, ce qui explique que le gradient thermique de la Terre est beaucoup plus fort dans les 100 premiers kilomètres.

Au départ la Terre est chaude parce que les éléments qui la forment tombent sur le globe en formation. Qui dit chute, dit libération d'énergie gravitationnelle (de la même façon qu'un verre libere sont énergie de chute en se brisant au moment de toucher le sol). Entre les chocs, la Terre a le temps de former une surface solide rocheuse très peu conductrice de chaleur : le globe serait beaucoup plus froid si c'était un globe métallique. En plus de cela, et dans la masse il integre des éléments radioactifs qui entretiennent continuellement l'apport de chaleur. Près de la moitié est aujourd'hui désintégrée, dans les premiers âge (Achéen) la chaleur radiogénique était du double de maintenant.

[polo974]

Juste de façon anecdotique: lors d'essais de géothermie au nord de Strasbourg, il y a eu quelques petites secousses (petit dégâts au bâti quand même) et la société a été sommée d'arrêter de tout fissurer. Bref, arrêt du projet.

[obi76]

C'est la que je resors cette ancienne reponse de Gilgamesh sur ce sujet (vieux de plus de 10 ans, mais ces choses la, ca ne change pas fondamentalement )

Merci (du coup la radioactivité est plutôt de l'ordre des 60~70 %, ça me rassure)

[Tawahi-Kiwi]

Je suis étonné. Je me rappelle d'un exo qu'on avait fait à la fac, où si on résolvait uniquement la distribution de la chaleur avec la radioactivité naturelle, on était autour des 100% (la chaleur primordiale étant à priori dissipée depuis bien longtemps). Du coup je ne sais plus que penser de cette histoire...

Tant que le noyau externe est liquide, c'est une "propriete" de l'accretion initiale. Dans quelle mesure cette caracteristique est maintenue par la radioactivite est probablement un raisonnement plus correct.

Il n'y a pas aussi une rahouette due à l'effet de marée de la lune ?

Au moins de la chaleur produite par la friction, mais je ne sais pas a quel point c'est significatif.

T-K

[fred3000gt]

Merci pour toutes les réponses
Dans mon imaginaire, je me disais PV=nRT tout ca, si un truc est comprimé, il chauffe non?

[obi76]

Dans mon imaginaire, je me disais PV=nRT tout ca, si un truc est comprimé, il chauffe non?

Ca, c'est pour un gaz, et il chauffe si V varie. En l’occurrence le noyau n'est pas gazeux, et son volume ne varie plus depuis longtemps.

[Deedee81]

Salut,

Précisions (juste sur l'équation, en effet le noyau a un volume quasi constant depuis longtemps)

Notons que :
- Cette équation est celle des gaz parfaits et la plupart des gaz s'en écartent assez peu (l'air dans les conditions ambiantes par exemple)
- Il peut y avoir de gros écarts pour d'autres gaz ou typiquement à des pressions fort élevées
- Comme l'a dit Obi, cette relation est quasi poubelle pour le cas des solides et liquides
- Ceci dit même pour des solides liquides, on a une relation grosso modo du même genre P augmente => V diminue et ou T augmente
- Mais même là il y a des exceptions. Un des plus notable est l'eau qui entre 0 et 4 degré a un volume qui diminue lorsque la température augmente (à pression constante)

(du coup la radioactivité est plutôt de l'ordre des 60~70 %, ça me rassure)

Moi aussi du coup (et j'aurais dû poser la question, merci de l'avoir fait)

Et petit détail, ça fait deux fois que je le vois donc je préfère le dire :

si un truc est comprimé, il chauffe non?

Attention, j'ai l'impression que tu mélanges "comprimé" et "variation de pression".

Un truc comprimé avec une pression qui augmente, ça chauffe.
Une fois comprimé à pression constante, ça chauffe plus (et ça se refroidit si la chaleur peut s'échapper)

Ce qui est important n'est donc pas "comprimé" / "non comprimé" mais la variation de pression. L'équation d'état ci-dessus est reliée à la température et non pas à la chaleur. Température = état, chaleur = énergie, faut surtout pas mélanger les deux (c'est aussi une confusion fréquente, cela avait déjà été dit plus haut)

[Tawahi-Kiwi]

(du coup la radioactivité est plutôt de l'ordre des 60~70 %, ça me rassure)

Moi aussi du coup (et j'aurais dû poser la question, merci de l'avoir fait)

J'ai été revoir (le wiki, j'ai pas cherché trop, la littérature scientifique n'est probablement pas définitive sur le sujet de toute maniere) la balance d'énérgie interne de la Terre...

Estimates of the total heat flow from Earth's interior to surface span a range of 43 to 49 terawatts (TW).[10] ....

While the total internal Earth heat flow to the surface is well constrained, the relative contribution of the two main sources of Earth's heat, radiogenic and primordial heat, are highly uncertain because their direct measurement is difficult. Chemical and physical models give estimated ranges of 15–41 TW and 12–30 TW for radiogenic heat and primordial heat, respectively.[10]

https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%...al_heat_budget

[10] Dye, S. T. (2012). Geoneutrinos and the radioactive power of the Earth. Reviews of Geophysics, 50(3). DOI: 10.1029/2012RG000400 ....c'est pas trop vieux, donc ca ne doit toujours pas etre beaucoup mieux determiné....

C'est beaucoup moins bien determiné que ce que j'aurais imaginé. Les variations sont entre une 30-aine et une 70-aine de pourcent de l'énérgie interne terrestre provenant de la radioactivité.

T-K

[Deedee81]

C'est beaucoup moins bien determiné que ce que j'aurais imaginé.

Idem. C'est donc une info très utile. Merci,

[obi76]

- Comme l'a dit Obi, cette relation est quasi poubelle pour le cas des solides et liquides

Pas "quasi" : complètement poubelle pour les solides et les liquides.

C'est beaucoup moins bien determiné que ce que j'aurais imaginé. Les variations sont entre une 30-aine et une 70-aine de pourcent de l'énérgie interne terrestre provenant de la radioactivité.

Oui effectivement, du coup je suis encore plus dans le flou qu'avant

[Deedee81]

Pas "quasi" : complètement poubelle pour les solides et les liquides.

ARG ce quasi était involontaire, oui bien sûr. Pour les solides/liquides on donne même souvent (toujours même je pense) l'équation d'état non sous forme d'une équation mais sous forme numérique ou graphique. C'est beaucoup trop éloigné d'une équation d'état simple même amendée (van der Waals par exemple).

Désolé

[obi76]

ARG ce quasi était involontaire, oui bien sûr. Pour les solides/liquides on donne même souvent (toujours même je pense) l'équation d'état non sous forme d'une équation mais sous forme numérique ou graphique. C'est beaucoup trop éloigné d'une équation d'état simple même amendée (van der Waals par exemple).

Il y a des équations d'état type Stiffened-gas qui marchent pas forcément trop mal pour les liquides. Mais bon on s'éloigne du sujet

Désolé

Ben pas de soucis... ^^

[Deedee81]

Il y a des équations d'état type Stiffened-gas qui marchent pas forcément trop mal pour les liquides. Mais bon on s'éloigne du sujet

Merci quand même, je ne connaissais pas