La production d'électricité à partir des centrales thermiques à flamme est le mode le plus répandu dans le monde et bénéficie des abondantes, mais épuisables, ressources en charbon, pétrole et gaz de la planète. Certains pays se lancent dans le développement de centrales géothermiques, on veut ici comprendre ce choix.

**Document 1 :** principe de fonctionnement d'une centrale géothermique

Une centrale géothermique produit de l'électricité, sans qu'il y ait de combustion, grâce à la chaleur de la Terre qui transforme l'eau contenue dans les nappes souterraines en vapeur. Le mouvement de la vapeur d'eau sous pression permet de faire tourner une turbine entraînant un alternateur, qui produit alors un courant alternatif.
Centrale géothermique de Waikarei en Nouvelle -Zélande

Question 1 Compléter le tableau donné en annexe en exploitant le document 1 et le document 2 de l'annexe.

Question 2 Il s’agit de repérer sur le dessin de la centrale thermique à flamme (document 2 en annexe) les 3 circuits distincts A, B et C décrits ci-dessous :
A : circuit de refroidissement
B : circuit primaire ou lieu de transformation d’énergie chimique en énergie thermique
C : circuit secondaire ou lieu de transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique

Pour répondre à la question 2, mettre A, B ou C à l’intérieur des cercles grisés du document 2. On étudie la réaction de combustion ayant lieu dans le circuit primaire d’une centrale thermique utilisant le gaz naturel, composé essentiellement de méthane $CH_4$ . Le méthane réagit avec le dioxygène $O_2$ de l’air pour former du dioxyde de carbone $CO_2$ et de l’eau $H_2O$, selon l’équation de réaction :
$CH_4 + 2\ O_2 \longrightarrow CO_2 + 2\ H_2O$

Question 3 3a- Nommer le gaz participant à l’effet de serre produit lors de cette transformation chimique.

3b- Lorsqu’on brûle $6 \times 10^{22}$ molécules de méthane de manière complète :

3b.1 Combien de molécules de dioxygène sont nécessaires ? Expliquer.

3b.2 Combien de molécules de dioxyde de carbone sont formées ? Expliquer.

Un réacteur de centrale thermique à flamme produit une puissance d’environ 1100MW. Un réacteur de centrale géothermique, peut délivrer une énergie de 7 500 000MW.h par an, en fonctionnant 6 820 heures.

Question 4
4a- Montrer par un calcul, que la puissance électrique du réacteur de centrale géothermique est équivalente à celle du réacteur de centrale thermique à flamme.

4b- En faisant référence aux réponses précédentes, donner deux arguments expliquant pourquoi certains pays ont opté pour des centrales géothermiques.

**ANNEXE : à rendre avec la copie de PHYSIQUE-CHIMIE**

1.

3.a. Le dioxyde de carbone est le gaz à effet de serre produit.

3.b.1. D’après l’équation bilan de la réaction chimique, il faut 2 molécules de dioxygène pour 1 molécule de méthane : $1\ CH_4 + 2\ O_2 \longrightarrow CO_2 + 2\ H_2O$ Il faut donc 2 fois plus de molécule de dioxygène que de méthane : $2 \times 6 \times 10^{22} = 12 \times 10^{22}$ molécules de dioxygène.

3.b.2. D’après l’équation bilan de la réaction chimique, il se forme 1 molécule de dioxyde de carbone quand 1 molécule de méthane est consommée : $1\ CH_4 + 2\ O_2 \longrightarrow 1\ CO_2 + 2\ H_2O$ Il se forme autant de molécule de dioxyde de carbone que de molécules de méthane consommées : $6 \times 10^{22}$ molécules de dioxyde de carbone.

4.a. Centrale géothermique : $P = \frac{E}{t}$ E en MWh, E = 7 500 000 MWh t en h, t = 6 820 h P en MW $P = \frac{7500000}{6820} = 1100MW$ La puissance électrique du réacteur de centrale géothermique est équivalente à celle du réacteur de centrale thermique à flamme.

4.b.

• pas de gaz à effet de serre rejeté
• production énergétique équivalente à celle d’une centrale thermique
• énergie renouvelable