Girona, 13 de diciembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas Celestino García de la Noceda Márquez Instituto Geológico y Minero de España [email protected]

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

El contexto: El problema energético-ambiental: • El efecto invernadero y el calentamiento global • Las dificultades de abastecimiento energético. • Los efectos socio-políticos de la dependencia energética. Dependencia de suministro y dependencia tecnológica • Las estrategias contra los efectos del cambio climático • Los compromisos y voluntades de apoyo a fuentes de energía autóctonas y renovables

GEOLO-MUN 2011

APROFITAMENT ENERGÈTIC DE LA GEOTÈRMIA DE BAIXA TEMPERATURA

Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Geoter…mi…… geo

¿qué?…… térmica

El calor de la tierra GEOLO-MUN 2011

APROFITAMENT ENERGÈTIC DE LA GEOTÈRMIA DE BAIXA TEMPERATURA

Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Aprovechar el calor de la tierra: El hombre primitivo: las cavernas Las aguas termales y los balnearios

Larderello (Italia), 1904: primera experiencia de producción de electricidad GEOLO-MUN 2011

APROFITAMENT ENERGÈTIC DE LA GEOTÈRMIA DE BAIXA TEMPERATURA

Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

El calor del globo:

~ 30 °C/km > 1000 °C

la energía calorífica contenida en el interior de la Tierra

Flujo y gradiente geotérmico:

> 3000 °C > 5000 °C

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APROFITAMENT ENERGÈTIC DE LA GEOTÈRMIA DE BAIXA TEMPERATURA

Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

La geotermia clásica:

¾ Cobertera ¾ Almacén permeable ¾ Base impermeable ¾ Foco de calor

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Tipos de yacimientos geotérmicos: Tipo de yacimiento

Rangos de temperatura

Uso principal

< 100º C

Usos directos

Media entalpía (temperatura)

100º C < T < 150º C

Electricidad ciclos binarios Uso combinado

Alta entalpía (temperatura)

> 150º C

Electricidad

Baja entalpía (temperatura)

Almacenes sedimentarios profundos Zonas intramontañosas o volcánicas

Recursos geotérmicos convencionales. Sistemas hidrogeotérmicos GEOLO-MUN 2011

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

El aprovechamiento de los recursos geotérmicos Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor – calefacción

Yacimientos geotérmicos de alta entalpía: producción de electricidad GEOLO-MUN 2011

APROFITAMENT ENERGÈTIC DE LA GEOTÈRMIA DE BAIXA TEMPERATURA

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor – calefacción (1)

Curva de demanda

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor – calefacción (2)

GEOLO-MUN 2011

APROFITAMENT ENERGÈTIC DE LA GEOTÈRMIA DE BAIXA TEMPERATURA

Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor – calefacción (3)

GEOLO-MUN 2011

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Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor – calefacción (4)

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Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Yacimientos geotérmicos de media y alta entalpía: producción de electricidad (1)

GEOLO-MUN 2011

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Yacimientos geotérmicos de media y alta entalpía: producción de electricidad (2)

El valor estratégico

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Yacimientos geotérmicos de media y alta entalpía: producción de electricidad (3)

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Tipos de plantas geotérmoeléctricas: - Plantas de vapor seco + Ciclo directo sin condensación + Ciclo directo con condensación + Ciclo indirecto con condensación y recuperación de aguas mineralizadas

- Plantas flash + Simple flash + Doble flash

- Plantas binarias + ORC + Kalina GEOLO-MUN 2011

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Producción electrica de origen geotérmico en 2004 Principales países productores (GWh/y) USA Filipinas Méjico Indonesia Italia Japón Nueva Zelanda Islandia Costa Rica Kenya El Salvador GEOLO-MUN 2011

17.840 9.419 6.282 6.085 5.340 3.467 2.774 1.406 1.145 1.088 967

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Inventario general de manifestaciones geotérmicas en el territorio nacional. 1975 Mapa de evaluación de las áreas de mayor interés geotérmico en España

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Evaluación preliminar del potencial geotérmico (1984):

600.000 TEP/año

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Los proyectos de investigación del IGME:

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

La difusión de la información:

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Los resultados de la investigación (1):

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Los resultados de la investigación (2): Almacenes sedimentarios profundos

Cuenca del Tajo: Madrid Cuenca del Duero: León, Burgos y Valladolid Área Prebética e Ibérica: Albacete y Cuenca

Baja temperatura

Yacimientos geotérmicos

Zonas intramontañosas y volcánicas

Media temperatura

Alta temperatura

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Galicia: zonas de Orense y Pontevedra Depresiones catalanas: Vallés, Penedés, La Selva y Ampurdán Depresiones internas de las Cordilleras Béticas: Granada, Guadix, Baza, Cartagena, Mula, Mallorca Canarias: isla de Gran Canaria

Cordilleras Béticas: Murcia, Almería, Granada Cataluña: Vallés, Penedés, La Selva y Olot Galicia: áreas de Orense y Pontevedra Pirineo Oriental: zona de Jaca-Sabiñánigo

Islas Canarias: Tenerife, Lanzarote y La Palma

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Los resultados de la investigación (3):

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Nuevos recursos y tecnologías geotérmicas Recursos geotérmicos convencionales

Geotermia convencional

Rangos de temperatura

Uso principal

< 100º C 50-130º C

Usos directos

Media temperatura

100º C < T < 150º C 120º C < T < 200º C 130º C < T < 220º C

Electricidad ciclos binarios Uso combinado

Alta temperatura

> 150º C > 200º C > 220º C

Electricidad

Baja temperatura

Almacenes sedimentarios profundos Zonas intramontañosas o volcánicas

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Nuevos recursos y tecnologías geotérmicas Tecnología

Almacenes geotérmicos

Temperatura ºC

Bomba de calor

Muy baja temperatura

< 50

Baja temperatura

50-120

Suficiente - alta

Usos directos

Media temperatura

120-200

Suficiente - alta

Usos directos + electricidad

Alta temperatura

>200

Suficiente - alta

Electricidad

Roca caliente seca HDR

>200

Nula

Electricidad

Sistemas geotérmicos estimulados EGS

Diversas temperaturas

Baja

Electricidad Usos directos

Yacimientos supercríticos

>350

Suficiente - alta

Electricidad Hidrógeno

Geotermia convencional

Nuevas tecnologías

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Permeabilidad Muy baja Suficiente-alta

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Uso Usos directos

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Yacimientos de roca caliente seca: (HDR) Las primeras experiencias: Años 1970-73: La primera experiencia de HDR la lleva a cabo Los Alamos National Laboratory at Fenton Hill, en el borde occidental de Valles Caldera en New Mexico. Año 1977: experiencia europea en Cornwall Año 1980: experiencias en Hijiori, etc (Japón) Año 1986: experiencia europea en Soultz

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

El desarrollo de una tecnología: Creación del yacimiento:

EGS

Enhanced Geothermal Systems Engineered Geothermal Systems

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

El informe del MIT (año 2006): • No es intermitente • Alcanzable en casi todo el territorio • Prácticamente sin impacto ambiental • Tecnología disponible para producir grandes cantidades de energía eléctrica • Costes competitivos en una generación

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Tecnologías para el aprovechamiento de recursos geotérmicos de media entalpía entalpía:y de sistemas geotérmicos estimulados:

Pruebas en Soultz. Julio 2005 GEOLO-MUN 2011

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Tecnologías para el aprovechamiento de recursos geotérmicos de media entalpía y de sistemas geotérmicos estimulados: • Nuevos ciclos (Kalina, ...) • Mayores rendimientos • Menores temperaturas

Central binaria de Húsavík, al norte de Islandia. Planta de demostración de 2 MW usando agua a 124ºC para producir electricidad.

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Recursos geotérmicos someros (1): • Propio subsuelo poco profundo

• Acuíferos someros y otros (minas, túneles,…) •uso de bomba de calor •temperaturas estables debidas al calor geotérmico •diferentes esquemas

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Recursos geotérmicos someros (2): • Propio subsuelo poco profundo:

temperaturas estables debidas al calor geotérmico Tomado de Sanner

Royal Edinburgh Observatory, media 1838-1854 Datos de Everett, 1860 Tomado de Sanner, proyecto Groundhit GEOLO-MUN 2011

Sondeo al sur de Wetzlar Tomado de Sanner

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Recursos geotérmicos someros (3): • Propio subsuelo poco profundo:

Esquemas horizontales:

diferentes esquemas

Esquemas verticales:

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Recursos geotérmicos someros (4): Sistemas cerrados: • Colectores en sondeos verticales o inclinados • Colectores horizontales • Cimentaciones termoactivas (pilotes, losas, pantallas)

Sistemas abiertos: • Captación de aguas subterráneas, de minas o de drenajes de obras civiles • Circulación de aire; pre-tratamiento térmico en sistemas de ventilación y renovación de aire GEOLO-MUN 2011

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Recursos geotérmicos someros (5): Almacenamiento de calor en el subsuelo o en acuíferos someros: • Fuerte incremento de las necesidades de refrigeración • La bomba de calor permite el uso reversible frío-calor

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Recursos geotérmicos de muy baja entalpía (6): Intercambiadores tierra-aire en la renovación de aire: pozos provenzales y técnicas emparentadas

Bioclimatizadores

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Sistemas cerrados verticales: Colectores:

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Cimentaciones termoactivas:

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Losa pilotada como inercambiador

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

El intercambiador geotérmico y la bomba de calor (1)

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1 : Captador/Colector Geotérmico 2 : Evaporador 3 : Compresor 4 : Condensador 5 : Suelo radiante 6 : Válvula de expansión

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Bomba de calor reversible:

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Balance energético en la bomba de calor (1): El COP: cociente entre la energía térmica cedida por el sistema y la energía de tipo convencional absorbida.

4

COP=4/1=4

3 1 GEOLO-MUN 2011

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Balance energético en la bomba de calor (2):

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Instalaciones geotérmicas someras con bomba de calor: principales países

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Crecimiento del sector gshp en Alemania:

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Crecimiento de las energías renovables: previsiones de la calefacción y refrigeración para 2020 en la UE.

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Geotermia de muy baja Temperatura Intercambio de calor a muy baja temperatura Bombas de calor geotérmicas GHP

Geotermia Convencional Calor de Distrito

Sistemas geotérmicos

Geotermia profunda de baja temperatura, uso directo (GDH)

Zonas volcánicas activas y sistemas Hidrotermales activos asociados

estimulados (EGS) Tectónica activa

Acuíferos profundos

Modificado de BRGM GEOLO-MUN 2011

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Posibilidades de la energía geotérmica en España: En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor

La Geotermia somera: Amplia extensión en el territorio. En todo lugar Demanda in-situ Existen áreas mas favorables para utilizar un determinado esquema de aprovechamiento Criterios técnico-económicos

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Posibilidades de la energía geotérmica en España: En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor En recursos de baja temperatura Para bloques de viviendas (calor de distrito)

Sistemas geotérmicos de baja temperatura asociados a cuencas sedimentarias profundas Las anomalías se deben a la presencia de “acuíferos profundos” cuyas aguas adquieren la temperatura conforme al gradiente geotérmico

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Sistemas geotérmicos de baja temperatura asociados a cuencas sedimentarias profundas

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Posibilidades de la energía geotérmica en España: En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor En recursos de baja temperatura Para bloques de viviendas (calor de distrito) En recursos convencionales de media y alta temperatura Producción de electricidad Con posibles aplicaciones complementarias en baja temperatura (usos directos del calor)

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Sistemas geotérmicos de baja y media temperatura extendidos, asociados a materiales carbonatados

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Sistemas geotérmicos de baja y media temperatura localizados, con zócalo fracturado

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Posibilidades de la energía geotérmica en España: En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor En recursos de baja temperatura Para bloques de viviendas (calor de distrito) En recursos convencionales de media y alta temperatura Producción de electricidad Con posibles aplicaciones complementarias en baja temperatura (usos directos del calor) Con tecnología de EGS?

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Sistemas petrotérmicos: sistemas geotérmicos profundos que precisan de técnicas EGS (geotermia estimulada)

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Sistemas petrotérmicos: sistemas geotérmicos profundos que precisan de técnicas EGS (geotermia estimulada)

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Características y ventajas de la geotermia: • Energía gestionable. Disponible 24 horas y 365 días al año • Respetuosa con el medio ambiente • Permite un aprovechamiento sostenible • Importante inversión inicial y bajos costes de mantenimiento • Costes finales competitivos • Riesgo geológico minimizable • Tecnología altamente eficiente en calefacción/climatización

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

2010-2020: Una década crucial para la energía geotérmica en España

Producción electricidad

Usos directos

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

El comienzo del nuevo siglo para la geotermia: HDR-EGS:

El informe del MIT

Geotermia somera

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Nuevos agentes Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Programa GEOTCASA

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

CALENER: determina el nivel de eficiencia energética del edificio.

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PANER: Plan de Acción Nacional de Energías Renovables en España

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Planes de energías renovables: •Primer PER (1986) ¾Presentes Energía Geotérmica y Energía Ambiental

•… •… •PER 2005-2010 ¾Ausente la geotermia

•PER 2011-2020 ¾Aprobado por el Consejo de Ministros de 11-11-2011

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

La iniciativa empresarial

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

APPA: Asociación de Productores de Energías Renovables

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Grupo de trabajo en AENOR:

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Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Se crea la Plataforma Tecnológica Española de Geotermia - GEOPLAT.

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www.geoplat.org

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GeoPlat: participantes, documentos • Documento de Visión a 2030 • Agenda Estratégica de Investigación • Instrumentos de financiación nacionales e internacionales para promoción de la I+D+i

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GeoPlat participa en la Plataforma Europea de Climatización Renovable y lidera el Panel de Geotermia

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http://www.rhc-platform.org/

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Una imagen sugerente y esperanzadora

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Para ampliar información:

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http://www.igme.es/internet/Geotermia/

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Girona, 13 de desembre de 2011

Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Muchas gracias por su atención [email protected] Girona, 13 de diciembre de 2011

GEOLO-MUN 2011

APROFITAMENT ENERGÈTIC DE LA GEOTÈRMIA DE BAIXA TEMPERATURA

Girona, 13 de desembre de 2011