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La géothermie : exercices corrigés de Bac pro ICCER
Publié le 9 novembre 2026 · Mis à jour le 9 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- La géothermie superficielle exploite le sol ou l'eau du sous-sol sur moins de 200 m, sous 30 °C ; la basse température va de quelques centaines de mètres à environ 2 000 m, entre 30 et 90 °C 2.
- L'électricité géothermique passe par une centrale à condensation (vapeur directe) ou par une centrale à fluide binaire (fluide de travail et turbine) 2.
- Pour une puissance échangée : débit massique × capacité thermique × écart de température ; pour une énergie : puissance × durée de fonctionnement.
- Avec une pompe à chaleur, la chaleur puisée dans le sol est la puissance de chauffage moins la puissance électrique absorbée.
- Le chauffage par géothermie couvre aujourd'hui environ 1 % de la consommation de chauffage en France, avec des objectifs de forte hausse 4.
Comment utiliser ces exercices
Ces exercices te font passer du vocabulaire du chantier (profondeur, température, type de forage) aux calculs que tu rencontres en dimensionnement : gradient, puissance échangée, énergie annuelle, longueur de sonde. Ils sont classés par difficulté croissante. Essaie chacun seul avec un brouillon, ouvre les indices si tu bloques, puis compare ta démarche à la correction, étape par étape.
Les exercices
Exercice 1 Classer des forages selon leur température et leur profondeur
Quatre installations fictives sont décrites. Pour chacune, indique s'il s'agit de géothermie superficielle ou de géothermie basse température, et justifie avec la profondeur et la température.
- A : sondes verticales de 90 m, fluide à 14 °C.
- B : forage de 1 800 m, eau à 65 °C.
- C : captage dans une nappe à 60 m de profondeur, eau à 25 °C.
- D : forage de 2 000 m, eau à 74 °C.
Indice 1
Compare chaque profondeur au seuil de 200 m, puis chaque température au seuil de 30 °C.
Indice 2
La basse température concerne des gisements d'eau entre 30 et 90 °C.
Voir la correction pas à pas
A : 90 m est inférieur à 200 m et 14 °C est inférieur à 30 °C. C'est de la géothermie superficielle 2.
B : 1 800 m reste dans la limite d'environ 2 000 m et 65 °C se situe entre 30 et 90 °C. C'est de la géothermie basse température 2.
C : 60 m et 25 °C respectent les deux seuils de la géothermie superficielle 2.
D : 2 000 m correspond à la limite haute de la basse température et 74 °C se trouve dans la plage 30 à 90 °C. C'est de la basse température 2.
Deux critères suffisent : la profondeur et la température de la ressource. Une installation à moins de 200 m et moins de 30 °C est superficielle ; un gisement d'eau plus profond, entre 30 et 90 °C, relève de la basse température.
Exercice 2 Calculer un gradient géothermique
À Chevilly-Larue, l'eau du réseau de chauffage géothermique est pompée à 2 km de profondeur à 74 °C 6. On suppose une température moyenne de 10 °C en surface.
Calcule l'augmentation moyenne de température par kilomètre de profondeur (en °C/km).
Indice 1
Calcule d'abord l'écart de température entre le fond et la surface.
Indice 2
Divise cet écart par la profondeur exprimée en kilomètres.
Voir la correction pas à pas
Écart de température : °C.
Profondeur : 2 km, donc pas de conversion à faire.
Gradient moyen : °C par kilomètre.
Le sous-sol se réchauffe en moyenne de 32 °C par kilomètre dans cet exemple. Cette valeur sert à estimer la profondeur à atteindre pour une température visée.
Exercice 3 Puissance échangée sur un doublet géothermique
Sur un réseau de chaleur, l'eau géothermale arrive à l'échangeur à 74 °C et repart à 40 °C. Le débit est de 100 m³/h. On prend une masse volumique de 1 000 kg/m³ et une capacité thermique massique de 4,18 kJ/(kg·K).
Calcule la puissance cédée au réseau, en kW.
Indice 1
Transforme le débit volumique en débit massique en kg/s : 1 m³ d'eau pèse 1 000 kg et 1 h vaut 3 600 s.
Indice 2
Utilise avec .
Voir la correction pas à pas
Débit massique : kg/s.
Écart de température : K.
Puissance : kW.
L'échangeur transfère environ 3 948 kW, soit près de 3,9 MW. Si tu gardes le débit en kg/h sans diviser par 3 600, le résultat est 3 600 fois trop grand.
Exercice 4 Énergie annuelle et nombre de logements
Un doublet fournit en moyenne 2 500 kW pendant 3 200 heures par an. Un logement consomme 10 MWh de chaleur par an.
Combien de logements cette installation peut-elle chauffer ?
Indice 1
Énergie en kWh = puissance en kW × durée en h.
Indice 2
1 MWh = 1 000 kWh.
Voir la correction pas à pas
Énergie annuelle : kWh.
Conversion : kWh MWh.
Nombre de logements : .
Cette installation couvre le besoin de 800 logements. À titre de comparaison, le réseau de Chevilly-Larue chauffe 21 000 logements 6 : il est environ vingt-six fois plus grand.
Exercice 5 Chaleur puisée dans le sol par une pompe à chaleur
Une pompe à chaleur géothermique à sondes verticales fournit 9 kW de chauffage à une maison. Son coefficient de performance (COP) est de 4,5, c'est-à-dire que la chaleur fournie vaut 4,5 fois l'électricité consommée.
Quelle puissance est prélevée dans le sol, en kW ?
Indice 1
Commence par l'électricité absorbée : puissance de chauffage ÷ COP.
Indice 2
La chaleur puisée dans le sol complète l'électricité pour donner la puissance de chauffage.
Voir la correction pas à pas
Puissance électrique absorbée : kW.
Bilan de puissance : chauffage = chaleur du sol + électricité.
Chaleur puisée dans le sol : kW.
Pour 9 kW de chauffage, le sol apporte 7 kW et le réseau électrique 2 kW. Plus le COP est élevé, plus la part venant du sol est grande.
Exercice 6 Longueur de sonde verticale à installer
On reprend la maison de l'exercice précédent : 7 kW sont à prélever dans le sol. Une étude de sol indique que le terrain peut fournir 50 W par mètre de sonde.
Quelle longueur totale de sonde faut-il prévoir, en mètres ? Cette solution relève-t-elle de la géothermie superficielle ?
Indice 1
Convertis 7 kW en watts.
Indice 2
Divise la puissance à prélever par la puissance fournie par mètre.
Voir la correction pas à pas
Conversion : kW W.
Longueur : m.
Lecture du résultat : on peut répartir ces 140 m en deux sondes de 70 m, très en dessous de 200 m, avec un fluide à moins de 30 °C. C'est de la géothermie superficielle 2.
Il faut 140 m de sonde au total. Cette longueur est un cumul : la profondeur de chaque forage reste faible, ce qui garde l'installation dans le cadre de la géothermie superficielle.
Exercice 7 Comparer un objectif national à la situation de 2020
Deux chiffres sont à rapprocher. En 2020, la chaleur renouvelable tirée du sol par la géothermie de surface atteignait 4,77 TWh en France 6. Pour 2030, la programmation de l'énergie présentée en 2025 fixe une cible de 10 TWh pour cette même filière de surface 4.
Par quel facteur faut-il multiplier le niveau de 2020 pour atteindre la cible de 2030 ? Arrondis à 0,1.
Indice 1
Un facteur multiplicatif est un quotient : valeur visée ÷ valeur de départ.
Indice 2
Les deux valeurs sont déjà en TWh, aucune conversion n'est nécessaire.
Voir la correction pas à pas
Valeur visée : 10 TWh ; valeur de départ : 4,77 TWh.
Quotient : .
Arrondi à 0,1 : environ 2,1.
Il faut un peu plus que doubler la production de surface entre 2020 et 2030. Cela concerne directement les installateurs : le nombre de pompes à chaleur géothermiques à poser devra augmenter fortement.
Exercice 8 Choisir la centrale pour produire de l'électricité
Deux forages fictifs sont étudiés pour produire de l'électricité.
- Forage 1 : il produit de la vapeur à pression et température suffisantes pour actionner directement une turbine.
- Forage 2 : il produit de l'eau chaude dont l'énergie doit passer par un échangeur vers un autre fluide, qui s'évapore et entraîne la turbine.
Indique le type de centrale adapté à chaque forage et explique la différence.
Indice 1
Une centrale utilise soit la vapeur issue du gisement, soit un fluide intermédiaire.
Indice 2
Le fluide intermédiaire s'appelle le fluide de travail.
Voir la correction pas à pas
Forage 1 : la vapeur sortie du gîte alimente directement la turbine. C'est une centrale à condensation 2.
Forage 2 : l'eau du sous-sol transmet une part de son énergie à un fluide organique, appelé fluide de travail, et c'est lui qui fait tourner la turbine. C'est une centrale à fluide binaire 2.
Différence : dans la centrale à condensation, le fluide venu du sous-sol passe lui-même dans la turbine ; dans la centrale binaire, il reste dans le circuit d'échange et c'est le fluide organique qui entraîne la turbine.
Le choix dépend de l'état du fluide en sortie de forage. La centrale binaire permet de produire de l'électricité même quand le fluide n'est pas de la vapeur directement utilisable. En France, l'aide publique à la filière vise toutefois surtout la production de chaleur 2.
Exercice 9 Diagnostic de chantier : choisir et justifier la solution
Un client possède une maison individuelle avec jardin et souhaite remplacer sa chaudière fossile. Un réseau de chaleur géothermique n'existe pas dans son quartier. Un second client gère un grand ensemble de logements en région parisienne, près d'un réseau alimenté par un forage profond.
Pour chaque client, indique la solution géothermique la plus logique (superficielle avec pompe à chaleur ou raccordement à un réseau alimenté en profondeur) et donne deux arguments.
Indice 1
Pense à l'échelle : une maison ou un ensemble de logements.
Indice 2
L'Île-de-France présente une forte densité d'opérations de géothermie profonde.
Voir la correction pas à pas
Client 1 : pompe à chaleur géothermique avec sondes dans le jardin. Le besoin est modeste et la ressource se capte à faible profondeur, sous 200 m et à moins de 30 °C 2.
Argument complémentaire : la chaleur du sol est locale et renouvelable, ce qui réduit la dépendance aux énergies fossiles, qui fournissaient encore environ 73 % de la chaleur consommée en France en 2022 4.
Client 2 : raccordement au réseau de chaleur alimenté par la géothermie profonde. L'Île-de-France était en 2020 la région du monde où les opérations profondes étaient les plus denses 6.
Argument complémentaire : ce type de réseau chauffe de nombreux logements à la fois, par exemple 21 000 logements à Chevilly-Larue 6.
La bonne solution dépend de l'échelle du besoin et de la ressource disponible : sondes et pompe à chaleur pour une maison, réseau de chaleur profond pour un grand ensemble.
Les questions qu'on se pose
Pourquoi dit-on que la géothermie est renouvelable alors qu'un gisement peut s'épuiser ?
La chaleur contenue dans la Terre est énorme par rapport aux besoins humains, donc la ressource est considérée comme renouvelable 5. Mais un site précis se vide si on en extrait la chaleur plus vite qu'elle ne se reconstitue ; une exploitation raisonnée permet de maintenir le potentiel local 5. Les gisements ont une durée de vie moyenne de 30 à 80 ans 5.
Quelle part du chauffage la géothermie couvre-t-elle en France ?
Elle représente seulement environ 1 % de la consommation de chauffage, alors que le potentiel est important, notamment dans le bassin parisien, en Alsace, dans la région lyonnaise et en Aquitaine 4. C'est pourquoi les objectifs publics prévoient de multiplier par quatre la production de chaleur géothermique en métropole d'ici 2035 4.
Sources
- Géothermie (article spécialisé de synthèse), Éduscol STI. Consulté le 9 novembre 2026.
- Géothermie, Ministère de la Transition écologique. Consulté le 9 novembre 2026.
- La géothermie profonde, une opportunité à creuser, ADEME. Consulté le 9 novembre 2026.
- Géothermie : sept mesures pour accélérer le développement d'une énergie renouvelable et locale, Ministère de l'Économie. Consulté le 9 novembre 2026.
- Géothermie, Wikipédia. Consulté le 9 novembre 2026.
- Géothermie en France, Wikipédia. Consulté le 9 novembre 2026.
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