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Echanges thermiques et principales notions de thermodynamique

Jerome Mathey, Pauline GAVAND, Théo MICHEL — 2011-09-29T16:04:46Z

Thermodynamique, ce mot effraie tant d'étudiants qui, bien souvent, n'en ont jamais entendu parler avant les études post-bac. Pourtant, cette discipline mal connue nous entoure dans notre quotidien sous forme de réfrigérateurs, de cuisson d'œufs ou encore de moteurs de voiture.

Définitions

Dans le jargon scientifique, on trouve la définition suivante : la thermodynamique est la science de la force motrice produite par la chaleur. Elle étudie la conversion d'énergie et les échanges d'énergie entre des systèmes et leur environnement.

La thermodynamique classique cherche à définir les propriétés et les interactions d'un système macroscopique avec le milieu extérieur. Par exemple on peut calculer la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer 1L d'eau de 20°C à 100°C, puis une fois celle-ci en ébullition on peut calculer la quantité de chaleur échangée avec l'air ambiant.

Mais alors, la chaleur dans tout ça, qu'est-ce que c'est exactement ? On la définit comme le transfert de l'énergie thermique ou plus spécifiquement de l'agitation thermique entre des particules. Cette agitation thermique peut se mesurer ; c'est la température :

E=f(KB.T)

E l'énergie en Joule (J) est fonction de :

KB la constante de Boltzmann - KB=1,38.E-23J/K ;

T la température en Kelvin (K)

Ainsi, plus il y a d'agitation thermique, plus la température est élevée.

Unités de mesure de température :
L'unité la plus répandue est le degré Celsius °C défini tel que l'eau gèle à 0°C et bout à 100°C à pression ambiante.
Aux Etats-Unis, c'est le degré Fahrenheit °F qui est utilisé. Il se calcule de la façon suivante : T(°C)=[T(°F)-32]/1.8
Enfin, dans le système international, l'unité est le Kelvin : 0 K (-273.15°C) est le zéro absolu ; c'est la température la plus basse que l'on puisse trouver dans l'univers.

Premier principe de la thermodynamique

Considérons une fourchette en argent héritée de vos arrières grands-parents. Pour la maintenir en état, il est nécessaire de la nettoyer régulièrement en frottant avec un chiffon. Ce geste provoque un léger échauffement de la fourchette à l'endroit où elle a été frottée : vous venez de transformer de l'énergie mécanique (travail fourni par votre bras) en chaleur.
Maintenant, à la suite d'un bon repas, vous laissez tremper la fourchette dans de l'eau chaude pour faciliter son nettoyage. En la sortant de l'eau, la fourchette est chaude : il y a eu transfert de chaleur par contact thermique entre l'eau et la fourchette.

La variation de l'énergie de la fourchette ΔE est donc due soit à un travail W soit à un échange de chaleur Q. On peut aisément imaginer un système dans lequel on réalise à la fois un travail et un échange de chaleur. C'est le premier principe de la thermodynamique :

ΔE=ΔQ+ΔW

ce qui signifie simplement qu'il y a conservation de l'énergie d'un système subissant une transformation dans un système isolé.

On introduit la fonction enthalpie H qui permet de déterminer la quantité de chaleur échangée dans un système (par exemple entre la fourchette et l'eau chaude).

Autres principes de la thermodynamique
La thermodynamique est un domaine vaste nécessitant l'apport de nouvelles fonctions. Le deuxième principe de la thermodynamique introduit la notion de réversibilité des transformations. En effet, reprenons l'exemple de la fourchette plongée dans l'eau chaude. Il y a un transfert de chaleur de l'eau à la fourchette jusqu'à ce que les deux températures s'équilibrent et soient égales. Rien dans le premier principe de la thermodynamique n'empêche la transformation inverse, c'est-à-dire que la fourchette se refroidisse en cédant sa chaleur à l'eau... On parle de transformation irréversible ; le transfert de chaleur ne peut avoir lieu que de la source chaude à la source froide et non inversement (énoncé de Clausius).
Sur le même principe, il est impossible de transformer intégralement en travail de la chaleur prélevée à une source d'énergie (énoncé de Kelvin).
La fonction entropie S a donc été introduite, permettant de connaître le sens d'une transformation.
Pour approfondir vos connaissances, vous pouvez consulter toutes sortes d'articles détaillés sur internet, tel que :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Princi...
http://www-ipst.u-strasbg.fr/cours/...

Les transferts thermiques

Lorsque l'on met en contact 2 corps de températures différentes, que se passe-t-il ? Un échange de chaleur a lieu entre les 2 corps dans un sens particulier : le corps le plus chaud cède de la chaleur au corps le plus froid.

Lorsque vous versez du thé bien chaud dans votre tasse, celle-ci se réchauffe rapidement. En même temps, la température du thé diminue doucement car sa chaleur est transférée à la tasse et à l'air. Pour accélérer le refroidissement du thé, vous le brassez avec une petite cuillère. Si vous attendez suffisamment longtemps, la tasse et le thé seront à température ambiante ; le système « tasse+thé+air » sera à l'équilibre.
Devenu froid, vous laissez votre tasse sur la table se trouvant en plein soleil. Votre thé va se réchauffer doucement de quelques degrés.

Vous venez de faire l'expérience des 3 transferts thermiques : conduction (contacts thé-tasse-air), convection (brassage avec la cuillère) et rayonnement (soleil sur la tasse).

La conduction
La conduction thermique est la propagation de la chaleur dans un corps ou dans plusieurs corps en contact dans un milieu dans lequel aucun mouvement ni déplacement n'a lieu. On parle de transmission de l'agitation thermique -définie plus haut- de molécules en molécules.

Les matériaux qui nous entourent sont plus ou moins bon conducteurs thermiques. Généralement, les métaux conduisent bien la chaleur alors que les plastiques et les céramiques sont de mauvais conducteurs thermiques ; on parle dans ce cas d'isolants thermiques.
L'air, par exemple, est un bon isolant. C'est la raison pour laquelle il est utilisé dans les doubles vitrages, entre les deux vitres. L'eau, par ailleurs, est meilleur conducteur thermique que l'air.

La capacité d'un élément (matériau, gaz) à conduire la chaleur s'exprime par une valeur appelée la conductivité thermique. Cette constante caractéristique de l'élément considéré s'exprime en Watt par mètre par Kelvin (W.m-1.K-1).
Des valeurs de conductivités thermiques sont données sur le lien suivant :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_...

La convection

La convection caractérise la propagation de la chaleur dans un fluide (gaz ou liquide) dont les molécules sont en mouvement.
On distingue la convection naturelle et la convection forcée :

dans le cas de la convection naturelle, la variation de température d'un fluide entraine des mouvements des molécules de ce fluide
Exemple : chauffage de l'eau pour la cuisson des pâtes, vent et formation de nuages, mouvement de l'air autour d'un radiateur
lors de la convection forcée, le mouvement des molécules est provoqué par un procédé mécanique (pompe, ventilation)
Exemple : chauffage du fluide à l'intérieur d'un radiateur, four à convection

Le rayonnement
Le rayonnement est un transfert de chaleur ne nécessitant aucun support de matière, c'est-à-dire pouvant s'effectuer dans le vide. Ce sont les photons qui, en se propageant, transfèrent la chaleur. L'exemple le plus connu est le rayonnement du soleil sur la terre.

Tout corps émet des rayonnements qui se propagent en ligne droite. En arrivant sur un autre corps, ces rayons peuvent être réfléchis, transmis, ou absorbés (souvent les trois cas sont observés). C'est l'absorption de ces rayons qui provoque le réchauffement d'un corps.
Un grand feu de camp nous a tous déjà réchauffé lors d'une fraiche soirée d'été. Un mur en plein soleil la journée restitue la chaleur emmagasinée à la tombée de la nuit. Voilà deux exemples de transfert thermique par rayonnement.

La notion de froid peut parfois être mal interprétée. Le froid est une sensation qui se caractérise par une absence de chaleur. Les vêtements que l'on porte en hiver empêchent la chaleur corporelle de s'évacuer. « Produire du froid » n'est pas une formulation physiquement exacte ; on devrait plutôt parler de « retrait de chaleur ».

Quelques astuces thermodynamiques

Astuce n°1 : comme vous le savez peut-être, le réfrigérateur, pour refroidir vos aliments, prend la chaleur de ceux-ci pour la restituer à l'extérieur. Pour ceci, un fluide frigorigène circule en circuit fermé grâce à une pompe. C'est la mise en route de cette pompe -liée à un thermostat- qui consomme de l'énergie.
Afin de réduite votre consommation d'électricité, attendez plutôt que votre plat soit à température ambiante avant de le mettre dans votre réfrigérateur. De même, à chaque ouverture de sa porte, une quantité importante de chaleur y entre. Évitez donc les ouvertures répétées ; groupez tout ce que vous avez besoin de rentrer dans votre réfrigérateur avant son ouverture. Enfin, positionnez le afin qu'il reçoive au minimum les rayons du soleil.

Astuce n°2 : c'est l'été, il fait 35°C à l'ombre. Vous roulez en voiture, votre climatisation est en panne et l'eau de votre bouteille est chaude. Comment rafraichir votre eau tout en continuant votre route ? Vous avez besoin d'un morceau de tissu (suffisamment grand pour l'enrouler autour de la bouteille) et d'un peu de votre eau.
Mouillez le tissu, enroulez-le autour de la bouteille, ouvrez votre fenêtre et tenez le tout à l'extérieur de la voiture qui avance. Pour s'évaporer, l'eau qui est sur le tissu a besoin d'énergie ; c'est l'eau de la bouteille qui lui fournit cette énergie en restituant sa chaleur.
Quand le tissu sera sec, l'eau de votre bouteille sera fraiche.

Bibliographie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermo...
http://fr.ekopedia.org/R%C3%A9frig%...
http://www.sciences.univ-nantes.fr/...

Vacances Sciences

2011-03-31T09:48:02Z

Panneaux retransmission onsen 2010

Valerian Mazataud — 2010-06-09T12:00:18Z

Classe ONSEN - Lycée Franco-japonais de Tokyo - 29Mars au 2Avril 2010

Mélanie Aubin, Valentin Fournaise, Valerian Mazataud, william.gras — 2010-06-09T08:47:44Z


Geyser de Kawazu

Le lundi 29 mars 2010

L'arrivée du groupe s'est faite en milieu d'après-midi, sous une pluie battante et même de la neige ! La visite du geyser (dayfunto) Mine de la ville de Kawazu a tout de même pu se faire. Nous avons eu une présentation de l'historique du plus vieil ONSEN de la ville par M. Suzuki, de la mairie de Kawazu, ainsi que par Philippe, un marchand d'art français qui vit ici depuis 10 ans.
A l'hôtel, et toujours sous la pluie, nous nous sommes séparés en quatre groupe pour quatre petits ateliers d'initiation sur les différentes thématiques du séjour. Sous la thématique “environnement”, le groupe a été amené à l'extérieur où certaines observations sur les plantes et la forêt ont été faites. La pluie étant de la partie, les observations concrètes furent difficiles. En observant la forêt en face de l'hôtel, les différentes strates forestières pouvaient être vues de tous. Le but général de cette partie du projet était de faire voir la forêt sur un autre angle qu'un ensemble d'arbres, mais de plusieurs éléments la composant. S'il y a continuité du projet dans l'avenir, une expérience plus concrète dans la nature est à planifier. Il faut surtout penser aux possibilités d'intempéries qui nuisent aux projets se déroulant à l'extérieur.
Côté géologie, nous nous sommes réfugiés dans une salle ou William nous a fait découvrir l'organisation du manteau terrestre ainsi que l'origine des roches. Salle suivante, Valentin nous a fait tester eau minérales et eau de Onsen pour apprendre à différencier les minéraux que l'on peut y trouver. Enfin, avec Valerian, nous avons essayé de faire cuire des oeufs et des pâtes grâce à l'eau du Onsen, pas très concluant, mais les oeufs que nous avons fait cuire avant, au Mine Onse, étaient à point. Le tout est une histoire de température quoi.


Les Lycéens en action

Ensuite, le soir, installation dans les chambres de l'auberge, et visite des bains ! L'auberge est construite sur un Onsen, avec ses bains intérieurs, en bois, et les bains extérieurs (Rotemburo) au dehors. Le soir, c'est un repas traditionnel qui nous attend, avec riz, mizo, algues, poissons, thé...

Enfin, pour finir la journée en beauté, nous jouons au Loup Garou tous ensemble.

Le mardi 30 mars 2010

Ce matin, après le petit déjeuner, nous attaquons la journée dans nos groupes respectifs : Géologie avec William et Chantal Cousyn, la prof de sciences nat, Ecologie avec Mélanie (du Québec !) et Nathalie David, prof de maths, développement durable avec Valentin et Jean-Basile Roland (histoire geo), et enfin énergie avec Valérian et Marie de Boni (Physique).

Pour le groupe énergie, Valérian nous a lancé un défi : il fallait faire cuire un petit morceau de pâte dans un four onsen de notre conception. Pour ce faire, nous avions à notre disposition des tuyaux, des bouteilles, des entonnoirs, de la mousse isolante et quelques accessoires. Nous nous sommes répartis en 4 équipes qui ont chacune développé des systèmes différents, en faisant passer de l'eau chaude à travers les tuyaux pour transmettre la chaleur à la pâte.Quel travail difficile, les pieds dans l'eau du Onsen, avec un beau soleil !

En début d'aprem, nous avons lancé le concours en mesurant la chaleur de la pâte, au début et à la fin de l'expérience, et nous avons réussi à augmenter de presque 20 degrés !
En fin de journée, nous avons assisté à un exposé sur la manière dont la chaleur se transmet.

A la veillée : karaoke !!!

Le mercredi 31 mars 2010

Nous avons attaqué les choses sérieuses avec la phase de projet expérimental.
Pour le groupe énergie, nous allons mesurer les échanges de chaleur entre différents fluides et différents matériaux. Le but de la manœuvre est de déterminer les combinaisons les plus efficaces pour chauffer une maison avec l'eau du Onsen.

Nous avons formé 3 groupes. Le premier teste différents diamètres de tuyaux en PVC, le deuxième différents matériaux pour les tuyaux (cuivre, aluminium et laiton), le troisième teste différents fluides (huile, eau, vinaigre et eau salée).
Nous devons mesurer la température au début et à la fin de l'expérience, en laissant les tuyaux dans l'eau chaude pour une durée déterminée. Il faut être très précis et bien suivre les protocoles expérimentaux que nous avons établi le matin. Valérian nous surveille de près !

L'après-midi, après le pique-nique, nous somme allé faire du sport (foot) ou une ballade en forêt. Les arbres sont vraiment géants par ici. Ensuite, nous avons repris nos expériences au soleil couchant, les pieds dans le Onsen, afin de recueillir le plus de résultats possibles.

Le temps file, et nous repartons déjà demain. Vite, il faut profiter des bains. Ce soir c'est nous qui organisons la veillée. Notre sketch sur les profs a été un grand succès, et celui des profs sur les élèves étaient pas mal non plus !

Le jeudi 1^er avril 2010

C'est le retour de la pluie pour notre départ. Nous devons faire les bagages et tout ranger, dur dur !!
Le matin, nous en profitons déjà pour commencer des panneaux d'exposition pour le lendemain.
L'après-midi, c'est bus, au bord de la mer, mais sous la pluie, et arrivée à Tokyo en début de soirée.

Le vendredi 2 avril 2010

C'est le grand jour de la retransmission, où nous allons présenter notre travail aux profs, élèves et parents. Le stress ! Tout le monde est en ébullition. Nous passons toute la matinée à plancher sur nos résultats et nos panneaux de présentation, pendant que d'autres préparent des présentations à l'ordinateur, et même des films.

Voici les panneaux de nos résultats

A 15 heures, nous sommes tous dans la salle polyvalente et les classes et les profs viennent admirer notre travail. Ensuite, ce sont nos parents, à qui nous expliquons tout notre travail de la semaine.

Enfin, nous pouvons finir la soirée avec nos conférences, qui se sont très bien passées devant une salle pleine à craquer, malgré quelques cafouillages techniques.

La géothermie

Gatien DELAVAUD — 2006-05-13T11:26:00Z

La géothermie (chaleur de la terre), en terme de recherche fondamentale, regroupe l'ensemble des études concernant les flux de chaleur internes à la planète (convection [1], conduction [2], et rayonnement [3]). En terme de recherche appliquée, elle consiste à exploiter cette chaleur interne, ressource infinie, permettant ainsi la création d'énergies à la surface (chauffage de conduites, rotation de turbines, etc.).

I - Généralités

I.1 - Définition :

Cette source d'énergie est une des moins polluantes à l'heure actuelle et mérite d'être mise au premier plan dans des optiques de développement durable. Pour anecdote, la première centrale géothermique a été construite en 1904 sur le site de Larderello en Italie. Mais c'est l'Islande qui se distingue particulièrement avec cette énergie. Savez-vous que ce pays est aujourd'hui le 1^er producteur de bananes en Europe grâce à l'utilisation combinée de l'eau chaude et de turbines à vapeur pour chauffer et éclairer ses nombreuses serres ? Et ce sans pollution et à seulement quelques centaines de kilomètres du cercle polaire arctique !

Mais plus simplement, cette source d'énergie inépuisable permet de chauffer des maisons, des piscines, des serres etc. de façon écologique. Dans la plupart des cas, notamment pour les applications industrielles (donc de grande ampleur comme pour la production d'électricité), il s'agit de fracturer les roches en profondeur (jusqu'à 5 kilomètres) et faire circuler de l'eau dans cette fracture (liquide à cette profondeur malgré la haute température) que l'on récupère ensuite à la surface aux environs de 150°-200° (sous forme de vapeur). En effet, la température des roches augmentent avec la profondeur de 1°C tous les 30 mètres en moyenne (gradient géothermique [4]). Une telle technologie est évidemment très difficile à mettre en place et est extrêmement coûteuse. Les caractéristiques du fluide géothermique extrait (température, composition) dépendent de celles de la formation géologique. Il en résulte une multiplicité de techniques et de modes de valorisation.

Mais la géothermie peut également être utilisée à plus petite échelle. Elle permet par exemple de chauffer une maison, sans le moindre rejet néfaste pour l'environnement !

I.2 - Les différents types d'énergie géothermique :

On distingue trois grands types d'énergies géothermiques

· La géothermie « haute énergie »

Elle concerne principalement la production d'électricité. Deux méthodes peuvent être mises en évidence :

Soit l'eau est récupérée des profondeurs à des températures suffisamment élevées pour que la vapeur d'eau puisse faire tourner des turbines

Soit l'eau est utilisée pour chauffer un fluide secondaire se vaporisant à des températures inférieures à celles de l'eau. Pour des températures de l'eau aux environs de 100°C, il est alors possible de produire de l'électricité. Cette technologie, appelée la technologie du cycle binaire, se développe aujourd'hui dans le monde entier.

· La géothermie « basse énergie »

Elle se caractérise par des fluides ayant une température comprise entre 30 et 150 °C que l'on rencontre à une profondeur moyenne de 1 000 à 2 500 m dans des formations rocheuses et perméables remplies d'eau, situées principalement dans des bassins sédimentaires de très grandes dimensions. Cependant, certaines nappes sont situées à moins de 100 mètres de profondeur mais leur température n'excède alors guère 30°C. Cependant, cette eau chaude peut être envoyée directement dans les radiateurs lorsqu'elle est suffisamment pure et à des conditions de températures adéquates, sinon on utilise des pompes à chaleur géothermales (PACG). Dans ce dernier cas, on met en place un circuit d'eau fermé que l'on amène à un peu plus d'une centaine de mètres de profondeur.

Cette technologie permet plusieurs applications : chauffage de logements, de bâtiments (60 à 80°C), serres (30°C), piscicultures (30°C), élevages d'animaux, séchage de produits agricoles, mise hors gel des routes (serpentins d'eau chaude sous le bitume à 30°C)...

· La géothermie « très basse énergie »

Elle concerne les systèmes géothermiques résidentiels. Il s'agit ici de faire circuler un fluide caloporteur dans le sol à 1 ou 2 mètres de profondeur dont on récupère la chaleur grâce à une pompe à chaleur. Cette chaleur se destine à réchauffer de l'air (système « d'air pulsé ») qui circulera ensuite dans l'habitat. Cela demande donc une bonne circulation de l'air dans le bâtiment qui nécessite de fait une isolation acoustique de qualité.

Le liquide caloporteur est acheminé dans des tuyaux de plastique (qui, selon études, ne se détériorent pas sur une durée minimum de 50 ans, on n'a pas plus de recul) que l'on enfouit dans le sol. Trois méthodes d'enfouissement peuvent être mises en place : les boucles horizontales, les boucles verticales et les boucles de lac.

Les premières sont enterrées à des profondeurs de l'ordre de 2 à 2.5 mètres. De nombreuses configurations, selon le type de terrain, peuvent être imaginées.

Les deuxièmes nécessitent de forer sur des profondeurs allant de 15 à 100 mètres. Les tuyaux , de deux longueurs différentes, sont disposés en U. Le principal avantage de ce type de système est qu'il prend très peu de place (4 trous de forage sur 9m² peuvent chauffer une maison de 150 m²). Il est habituellement moins coûteux de creuser beaucoup de trous peu profonds que peu de trous profonds).

Les troisièmes, comme leur nom l'indique, sont placées à une profondeur de 2 à 2.5 mètres sous l'eau. Ce type de système peut être adapté à l'océan.

Cette technologie présente trois avantages :
le système pouvant fonctionner à l'envers, on peut rafraîchir la maison en renvoyant la chaleur dans le sol
l'air peut être filtré
l'air est chauffé de façon beaucoup plus homogène qu'avec des systèmes de chauffage traditionnels.

La particularité d'un système géothermique est qu'il peut dégager plus d'énergie qu'il ne lui en faut pour fonctionner. Le ratio de fonctionnement d'un tel système est donc supérieur à 100%. De plus, plusieurs études ont démontré qu'un système géothermique durait plus longtemps qu'un appareil de chauffage aux combustibles fossiles.

I.3 - Coût de la géothermie très basse énergie :

Les équipements géothermiques sont plus onéreux à l'installation que les systèmes traditionnels : il faut compter environ 9 200 € pour une maison de 120 m².
En revanche, ces systèmes sont d'un entretien limité et sont plus vite rentables : 75% d'économie d'énergie par an par rapport au chauffage électrique, 60% par rapport au gaz Propane, 40% par rapport au fioul ou au gaz naturel.

Mais le prix de l'installation d'un système géothermique varie énormément selon les modalités que l'on aura choisies de mettre en place :

de 70 à 100 euros le m² pour les sytèmes les plus simples

à 145 à 185 euros le m² pour les plus complexes.

Ensuite, il faut compter de 2 à 3,5 euros TTC de coût de fonctionnement par m² chauffé et par an.

Exemple
Pour chauffer une maison de 75 à 100 m² habitables, dotée de
planchers chauffants, cela revient chaque année à environ 185 € (pour l'essentiel, l'électricité qui alimente la pompe). Avec une chaudière fioul ou gaz, cela coûterait le double, voire le triple !

Si la mise en place d'un système géothermique permettant le chauffage (représentant à lui seul 60 % des dépenses énergétiques en moyenne)d'un bâtiment semble coûteuse, l'Etat, pour permettre le développement des systèmes géothermiques en France verse un crédit d'impôt à toute personne installant un système géothermique. A ce jour, ce crédit d'impôt s'élève à 50% du prix d'achat TTC du coût de l'équipement (hors main d'ouvre). Il est plafonné à 8.000 euros pour une personne seule et à 16.000 euros pour un couple marié (ou partenaire).

II - Les avantages et inconvénients

Face au réchauffement climatique et à la nécessaire réduction des émissions de gaz à effet de serre, les énergies renouvelables bénéficient d'un gain d'intérêt croissant permettant leur développement. Au sein de ces énergies renouvelables, la géothermie n'est pas suffisamment connue du grand public. De même, elle n'est pas très employée dans l'industrie. Elle se positionne pourtant comme une alternative de premier choix à l'emploi des énergies fossiles tant par les potentialités qu'elle peut offrir que par les atouts dont elle dispose.

II.1 - Avantages :

•Indépendance : énergie indigène [5]

•Durabilité : inépuisable à l'échelle humaine, sa gestion est de type renouvelable

•Disponibilité : 24 heures par jour et 365 jours par an

•Propreté : pas de déchets et ni d'émission de gaz à effet de serre

•Universalité : utilisable dans tous les pays et sous tous les climats

•Variété : large gamme de températures (10-350°C) et de profondeurs (50-5000 m)

•Sécurité : pas de transport ni de stockage de substances polluantes ou dangereuses

•Economie : elle est parmi les plus rentables des énergies renouvelables. Les coûts de fonctionnement sont extrêmement bas : de 0,3 à 0,6 centimes d'euros le kw par h.

•Innovation : elle stimule les nouvelles technologies et crée des emplois

II.2 - Inconvénients :

Cette énergie et cette technologie ayant fait l'objet de trop récentes études, de nombreux problèmes restent encore à résoudre à l'heure actuelle :

•Actuellement, peu de forages profonds ont été réalisés dans le socle cristallin [6]. Nous n'avons donc pas de connaissances précises sur la structure des roches et la distribution des températures dans le sous-sol.

•La répartition des flux de chaleur est encore trop peu connue et mérite d'être approfondie.

•L'attrait politique reste encore faible (manque de promotion).

•La pression pour la recherche d'énergies non polluantes est encore trop faible à cause du prix encore relativement faible des énergies fossiles.

III - Les domaines de recherche

Beaucoup de domaines de recherche concernent la géothermie. Deux choses importantes à retenir touchant cette technologie : elle est récente et est encore très peu utilisée. De fait, les études sont relativement peu nombreuses au même titre que les applications.

Les domaines de recherche fondamentale où des connaissances doivent encore être accumulées sont :

· Géologie : étude des différents terrains, de leur déformation ou non, de leur porosité, perméabilité, solidité etc.

· Hydrogéologie : étude de la circulation des eaux plus ou moins profondes au sein des roches du sous-sol et interaction fluide/roche

· Hydrogéochimie : étude des processus physico-chimiques de l'eau

D'autre part, d'un point de vue appliqué, beaucoup de domaines sont concernés :

· Simulation numérique des processus couplés (thermiques - hydrauliques - chimiques) dans les réservoirs géothermiques fracturés

· Etude des systèmes hydrothermaux : géologie, hydrogéologie, hydrochimie, géothermie

· Etudes des ressources géothermiques de basse et haute température (échelles régionale et locale)

· Prospection, cartographie SIG (Système d'Information Géographique) et gestion des ressources

IV - Les activités

Le sujet de la géothermie à lui seul permet la création de différentes activités. Il rentre de plus parfaitement dans les notions d'Education à l'Environnement et de Développement Durable. Pour adapter un système géothermique à des bâtiments, il faut prospecter le sol et choisir le meilleur modèle d'installation, ce qui suppose le développement d'outils de prospection et d'analyse du sol (dureté, homogénéité, bilan hydrogéologique...) mais aussi une analyse de l'architecture des constructions pour l'installation des diverses conduites.

Ce sujet présente également l'avantage de pouvoir s'étendre à toutes les structures de l'association. Le centre tendant à devenir un exemple de bâtiment écologique de façon durable, on peut imaginer qu'une partie peut être équipée d'un système géothermique, ou bien encore qu'un tel système de plus petite ampleur peut servir des constructions annexes.

Dans le cadre d'un couplage des activités des clubs de Rennes et de Nantes, il faudrait monter un système électronique qui puisse non seulement gérer le suivi des températures du système géothermique mais également les différentes températures à suivre inhérentes au fonctionnement de l'écloserie.

Dans un cadre plus astronomique, dans tous les sens du terme, ne peut-on pas imaginer la conception d'un appareil à énergie géothermique transportable dans l'espace dans le cadre de voyages sur d'autres astres (Lune, Mars etc.) afin de fournir de l'énergie à une station spatiale quelconque.

Plus « Club Sciences » parlant, ne peut-on pas donner à une écloserie bretonne une architecture à la bretonne ? Et pour encore plus de rêve, dans le cadre de l'étude des planètes et des marées, ne peut-on pas imaginer une écloserie dans l'espace pour les voyages de longue durée ?

[1] Convection : transmission de chaleur par déplacement de matière (l'air chaud monte, l'air froid descend)

[2] Conduction : déplacement de chaleur par contact moléculaire (en chauffant une barre d'acier à un bout, l'autre bout va se réchauffer)

[3] Rayonnement : transmission de chaleur par envoi de radiations d'un corps chaud vers un corps froid (chauffage d'eau par rayonnement dans les centrales nucléaires)

[4] Gradient géothermique : Variation de température mesurée entre deux points situés à l'intérieur du globe terrestre

[5] Energie indigène : énergie dont la chaîne énergétique (production, transport, utilisation) se caractérise par une totale indépendance : on la trouve et on l'exploite sur place, sans avoir à importer quelque produit que ce soit (à la différence des centrales nucléaires qui nécessitent l'achat d'uranium ou autre élément radioactif).

[6] Socle cristallin : ensemble des roches plutoniques (granites) et métamorphiques (gneiss) formant la base de la croûte terrestre. Dans le cas d'une ancienne chaîne de montagne, ce socle peut se retrouver à la surface suite à des processus d'érosion (raison pour laquelle on trouve des granites en Bretagne à la surface). Or, ces roches se caractérisent par des températures moyennes supérieures aux roches dont la genèse se fait en surface (roches sédimentaires).