La UPNA concluye la campaña antártica monitorizando la producción eléctrica lograda por primera vez en el Polo Sur a partir de calor geotérmico

La expedición de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) que ha experimentado en Isla Decepción la tecnología que ha permitido, por primera vez a nivel mundial, generar energía eléctrica en la Antártida de manera continua, sin interrupciones, a partir del calor geotérmico del interior de la Tierra ha concluido su campaña en el Polo Sur con la instalación de un sistema electrónico de monitorización para vigilar la producción eléctrica. El grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos, liderado por el catedrático David Astrain Ulibarrena, volverá el próximo verano austral para comprobar el estado de la tecnología instalada en este volcán activo antártico, que constituye un avance en la monitorización en tiempo real de fenómenos geológicos y volcánicos.

“La energía eléctrica producida por el generador termoeléctrico instalado en la Antártida va a permitir, por primera vez, la monitorización remota de este volcán en lugares alejados de la base y durante todo el año, incluido el invierno, mediante la emisión satelital de los datos en tiempo real, accesibles desde cualquier lugar del mundo con conexión a internet”, afirma David Astrain, que ha trabajado durante 18 días en Isla Decepción, donde está ubicada la base militar española Gabriel de Castilla. Le han acompañado Miguel Araiz Vega y Leyre Catalán Ros, investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC).

Esta primera participación de la UPNA en una campaña polar antártica ha sido posible gracias al proyecto “Generadores termoeléctricos autónomos para vigilancia volcánica” (VIVOTEG), cuyos investigadores principales son David Astrain y el profesor Álvaro Martínez Echeverri. Se trata de un proyecto financiado por la Agencia Estatal de Investigación (en la convocatoria de Generación del Conocimiento) y coordinado por el Comité Polar Español con el apoyo logístico de la Armada Española.

El grupo de investigación de la UPNA ha empleado módulos termoeléctricos de efecto Seebeck, unos dispositivos que transforman el calor geotérmico en energía eléctrica. Para que dichos módulos funcionen, necesitan tener un lado caliente y otro frío. El calor de la Tierra calienta un lado del módulo y el aire frío de la Antártida enfría el otro. El equipo investigador ha creado esa diferencia necesaria con el desarrollo de intercambiadores de calor de alta eficiencia, que son capaces de transportar el calor geotérmico, producido en el interior de la Tierra y liberado a través de fumarolas volcánicas, desde el suelo, a una profundidad de solo 40 centímetros, hasta el módulo termoeléctrico, con muy poca pérdida de temperatura.

Tecnología robusta para el Polo Sur

Los generadores termoeléctricos geotérmicos diseñados en la UPNA no emplean partes móviles, como bombas o ventiladores, lo que reduce al mínimo el mantenimiento y convierte a estos dispositivos “en generadores eléctricos muy robustos, característica esencial para ser instalados en la Antártida”, según David Astrain. En esta primera campaña en el Polo Sur, los dos prototipos de generadores termoeléctricos han registrado 6 W (vatios) de potencia eléctrica, la necesaria para alimentar los sensores de vigilancia e investigación volcánica y hacer posible su funcionamiento durante todo el año, incluido el invierno. Además, la tecnología diseñada por la UPNA es modular, por lo que se puede aumentar la potencia producida simplemente instalando más módulos termoeléctricos. 

No hay que olvidar que la Antártida es uno de los entornos más desafiantes del planeta por sus características únicas: unas condiciones climáticas extremas al ser el lugar más frío y ventoso de la Tierra, con temperaturas que pueden descender a sesenta grados bajo cero en invierno; las variaciones de luz solar, con meses de oscuridad continua durante el invierno, por lo que las fuentes de energía basadas en el sol, como los paneles fotovoltaicos, son menos fiables y eficientes durante gran parte del año; y el acceso y la logística, ya que la lejanía y el ambiente hostil complican el mantenimiento y la reparación de los equipos. Por lo tanto, cualquier tecnología implantada en el Polo Sur debe ser excepcionalmente robusta y requerir un mantenimiento mínimo.

El reto tecnológico de suministrar energía continua

La importancia de este avance en la investigación radica en “el enorme reto tecnológico que representa el suministro energético necesario para alimentar los sensores de medida y equipos de emisión de datos de diferentes proyectos científicos geológicos y vulcanológicos, así como a las estaciones de vigilancia volcánica, especialmente, en lugares remotos y de climatología extrema”. “Actualmente, se emplean módulos fotovoltaicos para el suministro energético —señala el investigador—. Sin embargo, esta tecnología solar presenta graves problemas debido a la discontinuidad del suministro energético, que se acentúa en episodios de nieve, niebla, ceniza, calima y la propia noche, cuya duración puede ser de varios meses en latitudes altas, como la Antártida”.

El grupo en Ingeniería Térmica y de Fluidos (ITF), autor de esta tecnología, cuenta con una dilatada experiencia en el desarrollo de generadores termoeléctricos pasivos, aquellos cuyos intercambiadores no precisan de partes móviles. La aplicabilidad de esta tecnología a la geotermia ya ha sido probada por el grupo en los generadores termoeléctricos instalados en el Parque Nacional de Timanfaya y en el Teide, en Canarias.

Además de las tres personas de la UPNA que han trabajado en el Polo Sur, el proyecto ha sido realizado por todo el equipo investigador, que se completa con Patricia Alegría Cía, Álvaro Martínez Echeverri, María Mina Urbiola, Nerea Pascual Lezáun y Gurutze Pérez Artieda.