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Academic Year/course: 2022/23

624 - Master's in Geology: Techniques and Applications

60379 - Geothermics and its applications


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
60379 - Geothermics and its applications
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
624 - Master's in Geology: Techniques and Applications
ECTS:
3.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

  1. To understand planetary-scale thermal energy flow and its effects on the Earth's surface when this heat flow interacs with groundwater, generating a geothermal system.
  2. To understand how a geothermal system works and the different types of geothermal systems.
  3. To learn the different uses of geothermal energy and the environmental impacts associated with them.
  4. To learn the existing methodologies of geothermal exploration.
  5. To estimate the geothermal potential of an area, the environmental implications, and the economic dimension.

These objectives are in the line of the following Sustainable Development Goals of the UN 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/):

SDG 4: Quality Education

SDG 7: Affordable and Clean Energy

SDG 9: Industry, Innovation and Infrastructure

SDG 11: Sustainable Cities and Communities

SDG 12: Responsible consumption and production

SDG 13: Climate Action

in such a way that the acquisition of the knowledge given in this course provides the ability and competence to contribute to their achievement.

1.2. Context and importance of this course in the degree

This course is part of the optional block of MSc courses, all of them taught during the second semester.

The course contents assumes that the student has a basic understanding of the Earth as a dynamic planet, specially of those topics connected with the flow of heat in the Earth's crust and with the movement of groundwater. However, the priority of this course is the application of this theoretical framework to the assessment of geothermal resources. This is why the course is focused on the characterisation of the different types of geothermal systems, the study of the possible uses of this energy and its environmental impact, the exploration and discovery of new resources, and the evaluation of the geothermal resources of specific areas.

In this sense, the course fits perfectly in the general philosophy of the MSc, with a clear bias towards technics and applications. Among the applications of Earth Sciences studies, the assessment of the geothermal resources of a region is a growing area of research and development.

1.3. Recommendations to take this course

The course integrates theory classes, practical sessions and seminars in four-hour teaching sessions, and has been designed to be taught in continuous assessment mode. Thus, it is highly desiderable that the student adopts a constant and continuous work plan in order to be able to follow the course and its learning curve.

It is recommended that student refresh their knowledge on heat and water transport mechanism, at least in a qualitative way.

2. Learning goals

2.1. Competences

CB6 - To have a knowledge base which provides the ground or opportunity to be innovative in the development and/or application of ideas, often in a research-based context.

CB7 - To have the ability to apply the acquired knowledge and problem solving capabilities in new or little-known environments in larger (or multidisciplinary) contexts related to geothermal research.

CG2 - To exchange and discuss information from different sources (written, oral, numerical, graphical).

CT1 - To use the English language to obtain information and to transmit it.

CT2 - To manage and select suitable sources of bibliographic information.

CE1 - To develop the skills of analysing and synthesising geoscientific information in a critical way.

CE2 - To have the ability to integrate evidences in order to propose and test hypothesis using the scientific method in the context of the geological research.

2.2. Learning goals

  • Quantify the most important processes in a geothermal system, both physical (conduction and convection heat transport) and chemical (composition of geothermal waters).
  • Know the different types of geothermal systems, their energy uses and their environmental impacts.
  • Apply the theoretical background to practical problems in relation with the geothermal exploration and the evaluation of the geothermal potential of a region.

2.3. Importance of learning goals

The study of geothermal resources has a theoretical and an applied side. The applied side aims at the exploitation of Earth's internal heat given specific thermal properties of underground rocks and waters, both for the generation of electricity or for direct use of this heat (for central heating, greenhouse heating, aquaculture, thermal spas, underground thermal energy storage, and many other industrial and agricultural uses). Geothermal energy is a clean and renewable energy source with an increasing demand in our society. Thus, it is important that the student is able to assess the geothermal potential of a region, something that this course has as one of its core objectives.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

To track the learning curve of the students, part of the assessment will be carried out during the learning process (continuous assessment) and part at the end of the course (final assessment).

Continuous assessment

- Assessment of learning task 1 (lecture/presentation). Written exams at the end of each of the three course units (20% of grade).

- Assessment of learning task 2 (lab sessions and case studies). Written report of each practical session, due one week after the practical session (50% of grade).

- Assessment of learning task 3 (seminars). Individual and/or group reports (30% or grade).

The final mark is computed as the weighted average of each learning task, provided each one is equal or greater than 5.

Final Assessment

For those students that did not pass the course by continuous assessment a final theory and practice written exam must be taken, where the same learning goals as in the continuos assessment will be evaluated. The written exam could also include an essay part on specific scientific papers, which details will be given to the students at least one week before the examination date.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The course is organised around three learning tasks:

Lectures/presentations: 1.4 credits.

Practice sessions (including computer sessions) and case studies: 1.2 credits

Seminars: 0.4 credits.

Each of these learning tasks is detailed in the following section.

4.2. Learning tasks

Learning task 1: lectures/presentations. Fourteen face to face hours. This activity is designed to present and explain the theoretical background of the course.

Learning task 2: practice sessions and case studies. Twelve face to face hours. During the practical sessions specific examples and case studies will be presented to the student in the field of geothermics. In the computer sessions both specific and general-purpose software will  be used in order to solve more complex problems than in the lab sessions.

Learning task 3: seminars. Four face to face hours. In this activity the students will be presented in advance with specific cases of geothermal systems in order to discuss the topic during the seminar based on short presentations by the students followed by a debate.

Learning task 4: Student personal work (45 off site hours). Time required by the student to the study of the theoretical concepts, finish the lab reports, and prepare seminar presentations.

Note: the teaching and evaluation activities will be carried out on-site unless, due to the Covid-19 health situation, the provisions issued by the competent authorities and by the University of Zaragoza require them to be carried out online or mixed on-site-online with reduced-capacity rotating groups. Online teaching will not be applied to field practices.

4.3. Syllabus

Theoretical programme:

Topic 1: Fundamentals of geothermics

Topic 2: Classification of geothermal systems

Topic 3: High temperature hydrothermal systems

Topic 4: Petrothermal systems (Enhanced Geothermal Systems)

Topic 5: Medium-low temperature hydrothermal systems (Geothermal Heat Pumps).

Topic 6: Exploration and discovery of geothermal systems.

Topic 7: Resource assessment.

Topic 8: Environmental aspects of using geothermal energy.

 

Practical sessions programme:

Practical session 1: Construction of heat flow maps.

Practical session 2: EGS potential in Spain.

Practical session 3: Geothermometric calculations

Practical session 4: Heat flow calculation in Aragonian thermal springs.

 

Seminar: Evaluation of the use of geothermal energy worldwide.

4.4. Course planning and calendar

The course is taught during the second semester in four-hour sessions that combine lectures and practices and has a duration of 7 weeks. Class schedule will be announce well in advance and published in the web page of the Faculty of Sciences (https://ciencias.unizar.es/calendario-y-horarios). Final examination dates will also be announced in advance and published in the same web page.

Key dates

Beginning of the course: first week of February, in accordance with the Faculty of Sciences academic year calendar ( https://ciencias.unizar.es/sites/ciencias.unizar.es/files/users/fmlou/pdf/acuerdosjuntafacultad/calendario_acad_f_ciencias_2020).

Lab reports deadlines: as a rule, one week after the practical session.

Final written exam: at the end of the semester,  in accordance with examination calendar of the Faculty of Sciences ( https://ciencias.unizar.es/calendario-y-horarios).

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=60379


Curso Académico: 2022/23

624 - Máster Universitario en Geología: Técnicas y Aplicaciones

60379 - La geotermia y sus aplicaciones


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
60379 - La geotermia y sus aplicaciones
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
624 - Máster Universitario en Geología: Técnicas y Aplicaciones
Créditos:
3.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

  1. Entender los mecanismos que condicionan los flujos de energía térmica en el planeta y sus efectos en la superficie de la Tierra al interaccionar con el agua y generar un sistema geotermal.
  2. Comprender cómo funciona un sistema geotermal y conocer los tipos de sistemas geotermales existentes.
  3. Conocer las distintas formas de aprovechamiento de la energía geotérmica y los impactos ambientales asociados.
  4. Conocer las distintas metodologías para la prospección de recursos geotérmicos.
  5. Estimar el potencial geotérmico de una zona y conocer las implicaciones ambientales y su dimensión económica.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/):

  • ODS 4: Educación de calidad
  • ODS 7: Energía asequible y no contaminante
  • ODS 9: Industria, innovación e infraestructuras
  • ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles
  • ODS 12: Producción y consumo responsables
  • ODS 13: Acción por el clima

de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Esta asignatura forma parte del bloque de materias optativas de la titulación, todas ellas cursadas durante el segundo semestre.

Si bien el contenido de esta asignatura parte de los conocimientos generales que debe tener un estudiante sobre la dinámica de nuestro planeta, en especial en todo lo que respecta a la transferencia de calor y al movimiento del agua en la corteza, también es cierto que su tratamiento prioriza los aspectos aplicados. Es por ello que la asignatura está sobre todo enfocada a la caracterización de los distintos tipos de sistemas geotermales, al estudio de su posible aprovechamiento y los impactos asociados, a la prospección y búsqueda de nuevos recursos y a la evaluación de los recursos geotérmicos en áreas de interés. En este sentido la asignatura encaja perfectamente en la filosofía de este máster que, como su nombre indica, se centra especialmente en técnicas y aplicaciones: nadie duda de que la geotermia es una aplicación cada vez más importante de las Ciencias de la Tierra.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

La asignatura integra las actividades docentes de teoría, seminarios y prácticas (tanto de gabinete como de ordenador) en sesiones teórico-prácticas de cuatro horas de duración, y ha sido diseñada para que pueda ser superada mediante evaluación continua. Es, por lo tanto, recomendable adoptar un plan de trabajo continuado para poder seguir adecuadamente la asignatura durante su desarrollo.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

CG2 - Ser capaces de intercambiar y debatir la información procedente de diversas fuentes de información (escrita, oral, numérica, gráfica).

CT1 - Utilizar inglés científico para la obtención de información.

CT2 - Ser capaces de gestionar, discriminar y seleccionar las fuentes de información bibliográfica.

CE1 - Desarrollar la capacidad de analizar, sintetizar y resumir información geocientífica previa de manera crítica.

CE2 - Ser capaz de reunir e integrar varios tipos de evidencias para formular y probar hipótesis, aplicando el método científico en el marco de las investigaciones geológicas.

2.2. Resultados de aprendizaje

Como resultados de aprendizaje, el estudiante será capaz de:

  • Cuantificar los procesos más importantes que operan en un sistema geotermal, tanto físicos (transferencia de calor por conducción y convección) como químicos (composición de las aguas termales).
  • Conocer los distintos tipos de sistemas geotermales, su aprovechamiento energético y sus impactos ambientales.
  • Aplicar los conocimientos adquiridos a la resolución de problemas prácticos relacionados con la exploración y la estimación del potencial geotérmico de una zona y con su posible explotación.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

La geotermia tiene una vertiente teórica y otra aplicada. La vertiente aplicada tiene como objetivo el aprovechamiento del calor interno de la Tierra y de las propiedades térmicas del subsuelo y de sus aguas, tanto para la producción de energía eléctrica como para otros muchos usos directos (calefacción, acuicultura, calentamiento de invernaderos, balnearios, almacenamiento de calor y frío, y otros muchos usos industriales y agrícolas). Se trata de una energía renovable no contaminante con una demanda creciente en nuestra sociedad. Es, por tanto, de gran importancia que el estudiante sepa reconocer el potencial geotérmico de una zona geográfica y esta asignatura tiene, entre sus resultados de aprendizaje, precisamente, la evaluación de dicho potencial.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

Evaluación continua

La actividad 1 (clases magistrales) se evaluará mediante un cuestionario teórico-práctico individual al finalizar la asignatura. La evaluación de este cuestionario supondrá el 20% de la calificación de la asignatura.

La actividad 2 (prácticas de gabinete y estudio de casos) se calificará mediante la entrega y valoración de los informes de resultados de cada una de las sesiones prácticas realizadas, elaborados y entregados en el plazo que se establezca (habitualmente una semana después de la sesión práctica). La evaluación de las prácticas supondrá el 50% de la calificación de la asignatura.

La actividad 3 (seminarios) se evaluará a partir de los trabajos personales o en grupo presentados por cada alumno. La evaluación de esta actividad supondrá el 30% de la calificación de la asignatura.

La calificación final de la asignatura será el promedio ponderado de las notas de cada actividad, siempre y cuando la nota de cada actividad sea igual o superior a 5.

Evaluación global
Para aquellos alumnos que no hayan superado la asignatura mediante las actividades de evaluación continua se realizará
un examen escrito teórico-práctico, mediante el que se evaluará la adquisición de las mismas competencias que en
evaluación continua. El examen podrá incluir cuestiones relacionadas con textos científicos cuyas referencias se facilitarán
con una antelación mínima de una semana respecto a la fecha de realización del examen.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

Como resultado de los estudios programados en la asignatura, el estudiante adquirirá conocimientos teóricos y prácticos en el campo de la geotermia. La asignatura se estructura alrededor de tres actividades de aprendizaje:
 
Clase magistral (1,4 ECTS)
Prácticas de gabinete (incluyendo ordenador) y estudio de casos (1,2 ECTS).
Seminarios (0,4 ECTS).
 
 

4.2. Actividades de aprendizaje

Actividad 1: clases magistrales. Catorce horas presenciales. Esta actividad está diseñada para desarrollar los conceptos y las bases teóricas de la asignatura, según el programa que se detalla en el apartado 4.3.
Actividad 2: prácticas de gabinete y de ordenador. Doce horas presenciales. Durante las prácticas de gabinete se resolverán una serie de problemas relacionados con los contenidos teóricos de la actividad 1. En las prácticas de ordenador se utilizarán tanto programas específicos como aplicaciones generales para plantear y resolver problemas más complejos que los desarrollados en las prácticas de gabinete.
Actividad 3: seminarios. Cuatro horas presenciales. En esta actividad, sobre temas o problemas propuestos con antelación por los profesores,  los alumnos elaborarán un resumen o una breve exposición sobre el tema, pasando posteriormente a una discusión en grupo.
Actividad 4: trabajo personal del estudiante (45 horas no presenciales). Tiempo necesario por parte del estudiante para
afianzar los conocimientos teóricos y realizar los informes y las memorias de prácticas.
 
Nota: las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza obliguen a realizarlas de forma telemática o semi-telemática con aforos reducidos rotatorios, salvo las prácticas de campo.

4.3. Programa

Programa de Teoría:

Tema 1. Fundamentos de geotermia.

Tema 2. Clasificación de los sistemas geotermales.

Tema 3. Sistemas hidrotermales de alta temperatura. Centrales geotérmicas.

Tema 4. Sistemas petrotermales. Sistemas geotermales estimulados.

Tema 5. Sistemas geotermales de media y baja temperatura. Geotermia somera.

Tema 6. Exploración y prospección de sistemas geotermales.

Tema 7. Evaluación del potencial geotérmico.

Tema 8. Impactos del aprovechamiento de la energía geotérmica.

 

Programa de Prácticas:

Práctica 1. Mapas de flujo térmico.

Práctica 2. Potencial EGS en España.

Práctica 3. Cálculos geotermométricos.

Práctica 4. Cálculo del flujo térmico en los manantiales de Aragón.

 

Seminario:

Evaluación del aprovechamiento de la energía geotérmica en el mundo.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Planificación de actividades

La asignatura se desarrollará durante las primeras 7-8 semanas el segundo semestre del curso, en sesiones teórico-prácticas de 4 horas de duración, según el horario oficial de clases de la Facultad de Ciencias. Las fechas para la presentación de ejercicios o seminarios se indicaran con suficiente antelación durante el desarrollo de la asignatura. Las fechas de exámenes serán las fijadas por el calendario de exámenes de la Facultad de Ciencias.

 
Fechas clave
Comienzo de las clases: Al inicio del segundo semestre, en febrero, según el calendario académico de la Facultad de Ciencias.
Entrega de los informes de prácticas: Como norma general, una semana después de la realización de cada práctica.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=60379