Investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), adscritos al Grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos, participan en un proyecto de investigación cuyo objetivo es desarrollar, por primera vez a nivel mundial, un generador termoeléctrico que sea capaz de producir energía eléctrica renovable a partir del calor volcánico que llega a la superficie terrestre (en este caso, de Canarias), con un impacto medioambiental mínimo.
Esta iniciativa, liderada por el Instituto Tecnológico y de Energías Renovables de Canarias (ITER), está financiada por FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades-Agencia Estatal de Investigación (proyecto Electrovolcán) con 1,2 millones de euros y dispone de un plazo de ejecución de tres años. Las siete entidades implicadas esperan diseñar una tecnología capaz de generar la energía necesaria para abastecer el consumo eléctrico del Centro de Interpretación y el restaurante del Parque Nacional del Timanfaya en Lanzarote, gracias al aprovechamiento de una fuente de energía renovable que garantiza un abastecimiento constante a lo largo de las 24 horas del día.
Además de la institución navarra y del Instituto Tecnológico y de Energías Renovables (ITER), el consorcio impulsor de este proyecto está formado por el Instituto Volcanológico de Canarias (INVOLCAN), la Agencia Insular de la Energía de Tenerife (AIET) y el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) y las empresas Constante Solar de Santa Cruz de Tenerife y GAIA – Geotermia y Aguas Minerales de Madrid.
Por parte de la UPNA, el responsable del proyecto es el profesor David Astrain Ulibarrena, coordinador del Grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos, cuyo equipo de investigación está formado por Miguel Araiz Vega, Patricia Aranguren Garacochea, Leyre Catalán Ros, Amaia Garacochea Sáenz, Álvaro Martínez Echeverri, Gurutze Pérez Artieda y Antonio Rodríguez García.
Energía en forma de calor bajo la tierra
La tecnología de este proyecto busca aprovechar la geotermia, una energía almacenada en forma de calor que se encuentra bajo la superficie de la Tierra y puede utilizarse para producir calor o para generar electricidad. Se trata de una energía renovable y de producción continua las 24 horas del día. En concreto, los investigadores se han centrado en la energía geotérmica de alta entalpía, que emplea un recurso geotérmico que se encuentra en determinadas condiciones de presión y alta temperatura (superior a 150 ºC).
“La geotermia de alta entalpía es una fuente de energía renovable ligada principalmente a los volcanes —explica la investigadora Leyre Catalán Ros, quien está realizando su tesis doctoral en el marco de este proyecto—. En la actualidad, uno de los retos científicos más relevantes consiste en determinar los beneficios de utilizar este tipo de energía para generar electricidad de manera eficiente, sostenible y limpia desde el punto de vista medioambiental y a precios competitivos. Tanto la energía eólica como la solar son energías discontinuas, mientras que la geotérmica está siempre presente y permite apoyar a las anteriores”.
La energía geotérmica convencional se produce al perforar el terreno, mediante sondeos, de 1.500 a 2.500 metros de profundidad y así obtener vapor a temperaturas de entre 100 ºC y 300 ºC capaces de producir electricidad al mover una turbina con el fluido generado. En Canarias y en muchos otros sistemas volcánicos activos, estas temperaturas se encuentran ya en la superficie, pero nunca se ha intentado recuperar ese importante potencial calorífico para generar electricidad mediante dispositivos termoeléctricos.
Los investigadores trabajan en los sistemas volcánicos de Timanfaya, (Lanzarote) y Teide (Tenerife). “Las anomalías geotérmicas superficiales de la zona de Timanfaya son las más importantes del mundo, hasta el punto de registrarse 200 ºC en superficie y 600 ºC a diez metros de profundidad en algunas zonas”, indica Leyre Catalán, que ha completado una estancia de investigación de dos meses en el ITER de Canarias.
Tecnología para la Antártida
El objetivo del proyecto consiste en diseñar un generador termoeléctrico de efecto Seebeck (que es la conversión de calor directamente a electricidad), sin partes móviles, de modo que resulte robusto y fiable. Por ello, los investigadores pretenden desarrollar dos tipos de instalaciones de generadores termoeléctricos aplicados a la geotermia: por un lado, se trata de producir energía eléctrica para inyectar en la red y, por otro, un dispositivo termoeléctrico capaz de suministrar energía eléctrica todo el año a las instalaciones de monitoreo de vigilancia volcánica para que sean autónomas. “Este tipo de dispositivo autónomo resultaría de gran utilidad, por ejemplo, en la Base Antártica Gabriel de Castilla, ubicada sobre un volcán activo de alta peligrosidad y que sólo puede ser monitoreado de noviembre a febrero, mientras dura la campaña antártica. De igual manera, podría comercializarse como estación autónoma de vigilancia volcánica en los volcanes activos del mundo, aspecto muy importante no resuelto en la actualidad”, señala David Astrain.
Los investigadores esperan que la geotermia proporcione 24 horas al día de funcionamiento de los dispositivos termoeléctricos durante todo el año, de modo que su aplicación en las anomalías térmicas ya encontradas en Lanzarote produciría 2,5 GWh (gigavatio-hora) al día durante todo el año, energía suficiente para abastecer el consumo eléctrico de 275 hogares. Dado que otra de las tareas del proyecto es localizar nuevas zonas con anomalías en Lanzarote, la producción de energía eléctrica geotérmica mediante este sistema podría verse notablemente incrementada. Además, se prevé un coste cercano a los cinco céntimos de euro el kilovatio hora (kWh), por tanto dentro de los márgenes de la fotovoltaica o la eólica, con la ventaja añadida de su disponibilidad constante en el tiempo, sin estar sujeta a la variabilidad ambiental como ocurre en las otras dos energías renovables.
Las instituciones implicadas en el proyecto confían en que la tecnología desarrollada podría replicarse en otros territorios volcánicos con anomalías geotérmicas. Por ello, ya se ha registrado la solicitud de una patente internacional de esta tecnología, basada en generadores termoeléctricos y termosifones con cambio de fase en geotermia.
