La solución derivada de la tesis doctoral realizada por Leyre Catalán Ros, de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), sobre generadores termoeléctricos capaces de aprovechar el calor geotérmico de origen volcánico para producir energía eléctrica, ha sido demostrada con varios prototipos instalados en el volcán del Teide (Tenerife) y en el Parque Nacional de Timanfaya (Lanzarote), y ya ha sido patentada.
Los generadores termoeléctricos son dispositivos que permiten transformar directamente un flujo de calor en electricidad. Para ello, el elemento principal son los módulos termoeléctricos, que se encargan de realizar esa transformación gracias al efecto Seebeck. “Como la eficiencia de estos módulos aumenta con la diferencia de temperatura entre sus caras, es necesario incluir intercambiadores de calor para maximizar esa diferencia acercando la cara caliente de los módulos a la temperatura de la fuente de calor y la cara fría, a la temperatura ambiente”, explica Leyre Catalán.
En esta tesis doctoral se ha realizado un profundo análisis de intercambiadores de calor y se ha concluido que los más adecuados para extraer el calor superficial del suelo son aquellos basados en el cambio de fase. “Gracias a esta solución, que está patentada, se consigue maximizar el salto de temperaturas disponible sin ningún equipo auxiliar (bombas, ventiladores…) ni partes móviles, obteniendo así un equipo muy robusto y que requiere un mantenimiento mínimo”.
Aplicaciones de la tecnología
La tecnología desarrollada se ha empleado para dos aplicaciones muy diferentes. En primer lugar, ha permitido hacer autónomos los equipos de vigilancia volcánica. Un 10% de la población mundial se encuentra en riesgo por una erupción volcánica. Hoy en día, se puede predecir cuándo van a ocurrir estas erupciones, ya que los volcanes envían continuamente señales de su estado. “El problema es que normalmente están situados en lugares remotos, donde no existe suministro de energía para los equipos de vigilancia —indica la autora del trabajo—. Aunque a veces se emplean paneles fotovoltaicos y baterías para transformar la energía del sol en electricidad, esta solución no es válida para todos los volcanes del mundo, ya que hay veces que se encuentran a altas latitudes donde no hay sol durante meses o con grandes altitudes, donde se producen nevadas que cubren los paneles fotovoltaicos e inhabilitan este tipo de suministro de energía”.
La solución por la que se ha optado en esta tesis doctoral consiste en aprovechar uno de los signos de actividad volcánica, la emisión de calor en forma de fumarolas, para transformarlo directamente en electricidad con los generadores termoeléctricos. “Esta solución ha sido demostrada con un prototipo instalado en el volcán del Teide (Tenerife) —que lleva un año funcionando de manera ininterrumpida—. Recoge diferentes variables de vigilancia volcánica y las transmite a 14 km de distancia, todo ello gracias a la energía generada con solo dos módulos termoeléctricos. De esta manera, la viabilidad y robustez de la solución ha quedado demostrada; el siguiente paso será llevarlo a otros volcanes del mundo para asegurar su correcta vigilancia”.
En segundo lugar, y en una escala totalmente diferente, esta tecnología ha demostrado también ser viable para generar electricidad en yacimientos de roca caliente seca. Hasta ahora, el único método para generar electricidad en este tipo de yacimientos era mediante sistemas geotérmicos estimulados, “pero es un método que requiere la fractura de la roca, lo cual podría inducir terremotos”, explica Leyre Catalán. En yacimientos de roca caliente seca superficiales, como es el caso del existente en el Parque Nacional de Timanfaya (Lanzarote), donde se alcanzan temperaturas de hasta 500°C a tan solo 2 m de profundidad, los generadores termoeléctricos han demostrado ser una alternativa viable.