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De l’eau liquide au pays de la glace

09-01-2020

Photo: Orbitale@WikimediaCommons

Pour son édition 2019, notre dossier des Découvertes de l’année s’offre une cure de jeunesse! En plus des textes réguliers de nos journalistes, nous avons demandé à des élèves de la quatrième année du secondaire du Collège Sainte-Anne de Lachine de nous présenter à leur façon les découvertes primées.
La science d’ici vue par les jeunes d’ici!

En 2019, la détérioration de l’environnement est l’un des sujets les plus présents dans l’actualité. Nicolò Giordano et Jasmin Raymond, deux chercheurs de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), ont travaillé sur une solution potentielle qui empêcherait l’émission de plusieurs tonnes de CO2 par année dans les communautés du Grand Nord. Là haut, on doit consommer 7 000 litres de diésel chaque année, seulement pour réchauffer l’eau potable et l’empêcher de geler, ce qui contribue au réchauffement climatique et pollue énormément les écosystèmes nordiques fragiles.

Les deux scientifiques ont testé plusieurs méthodes grâce à des simulations précises dans lesquelles ils ont entré des données recueillies à Kuujjuaq dans le Nord canadien. La méthode retenue est un système de conservation à long terme de l’énergie situé… dans la terre! En effet, on l’oublie souvent, mais le sous-sol conserve bien l’énergie pendant les hivers rigoureux du Grand Nord, car plus on va profondément, plus la chaleur est isolée du vent qui balaie la surface.

L’énergie solaire est intéressante, mais l’utiliser à l’année longue est un défi à cause du manque de soleil pendant une très grande partie de l’année. Par contre l’énergie captée durant l’été peut être stockée pour l’hiver. Pour cela, on utilise ce qu’on appelle des boucles géothermiques. Les boucles sont de longs tuyaux remplis d’eau et partiellement exposés au soleil; la température de l’eau peut y atteindre jusqu’à 40°C.

Ces tuyaux plongent jusqu’à 40 m sous la terre où ils transfèrent la chaleur de l’eau au sous-sol par conduction (principe par lequel un objet chaud transfère son énergie thermique à un objet froid). Malheureusement, des rivières souterraines refroidissent la terre, ce qui cause des fortes pertes d’énergie, mais pour en garder un maximum, les tuyaux sont en forme de U pour réchauffer des zones précises (entre les deux barres du U).

Cette technique pourrait permettre d’accumuler jusqu’à 900 gigajoules d’énergie dans un total de 22 000 mètres cubes de sous-sol. « C’est la quantité d’énergie qui nous permettrait d’augmenter de 100°C la température d’un réservoir de 2 millions de litres d’eau, soit un cylindre de 9 m de diamètre et 30 m de hauteur! », affirment les chercheurs.

Finalement, après tous ces efforts colossaux, la terre, maintenant réchauffée, est prête à transmettre son énergie dans le sens contraire lorsque vient l’hiver afin d’avoir de l’eau liquide. Après avoir fait une simulation virtuelle de cette nouvelle technologie, les scientifiques pensent que cette technique pourra être appliquée dans de nombreuses régions nordiques du monde. C’est grâce à ce genre de technologie que le monde avance peu à peu vers une société carboneutre.

 

Auteurs: David Cimpoiasu, Raphaël Labruguière, Philippe Tremblay, Daniel Humberto Pinto Fajardo, Thomas El Hindi, Vincent Lafrance et Edouard Loranger-Mailhot

 

Lisez la présentation de cette découverte par l’équipe de Québec Science.

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