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dc.contributor.advisorAstrain Ulibarrena, Davides_ES
dc.contributor.advisorAranguren Garacochea, Patriciaes_ES
dc.coverage.spatialeast=-16.6291304; north=28.2915637; name=Islas Canarias, España
dc.creatorCatalán Ros, Leyrees_ES
dc.date.accessioned2020-12-11T11:32:16Z
dc.date.available2022-10-20T23:00:14Z
dc.date.issued2020
dc.date.submitted2020-10-20
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/2454/38906
dc.description.abstractEn el contexto energético actual, caracterizado por un incesante aumento en el consumo de energía y una gran dependencia de los combustibles fósiles, resulta imprescindible apostar por sistemas eficientes y basados en energías renovables que contribuyan a un mejor aprovechamiento de los recursos y sean respetuosos con el medio ambiente. En este sentido, la energía geotérmica destaca entre otras fuentes renovables por su carácter permanente, al no depender de las condiciones meteorológicas. Sin embargo, su contribución al sistema energético mundial es mínimo, sobre todo en generación de electricidad. Como alternativa a los ciclos que tradicionalmente se emplean para la generación eléctrica geotérmica, esta tesis doctoral propone la utilización de generadores termoeléctricos debido a sus numerosas ventajas tales como fiabilidad, durabilidad y escalabilidad. Concretamente, la tesis se centra en anomalías geotérmicas superficiales de origen volcánico para dos aplicaciones distintas: la generación eléctrica de media escala en yacimientos de roca caliente seca y el abastecimiento autónomo de estaciones de vigilancia volcánica. Dada la importancia de los intercambiadores de calor en la eficiencia total del sistema, en ambas aplicaciones se ha realizado un profundo estudio para determinar qué tipo de intercambiadores de calor son los más adecuados. En ambos casos, se ha demostrado experimentalmente que los intercambiadores de calor más propicios son aquellos basados en el cambio de fase, ya que aparte de presentar bajas esistencias térmicas, no tienen partes móviles ni requieren de equipos auxiliares, minimizando así el mantenimiento. Asimismo, también ha resultado de gran importancia el desarrollo de un modelo computacional rápido y fiable que tenga en cuenta los intercambiadores de calor, la fuente de calor y el sumidero, sin despreciar ningún efecto termoeléctrico, y considerando los contactos térmicos y eléctricos y la influencia de la temperatura en las propiedades. Este modelo, programado en base al método de las diferencias finitas, se ha convertido en una verdadera herramienta de diseño y optimización para las dos aplicaciones objeto de estudio en esta tesis doctoral, gracias a su error relativo menor al 8%. Los resultados derivados de esta tesis doctoral demuestran que la termoelectricidad puede solucionar las problemáticas de generación eléctrica en los yacimientos de roca caliente seca y en las estaciones de monitorización volcánica, dos aplicaciones inéditas de generación termoeléctrica que pueden hacer que esta tecnología se convierta por fin en una realidad en el ámbito civil.es_ES
dc.description.abstractIn the current energy situation, characterized by an unceasing growing demand and a large dependence on fossil fuels, it is essential to promote efficient systems based on renewable energies that contribute to better exploitation of the resources and are environmentally friendly. In this sense, geothermal energy stands out among other renewable sources due to its permanent nature, being independent of weather conditions. Nevertheless, its contribution to the global energy system is minimal, especially towards electricity generation. As an alternative to the traditional cycles used for geothermal power generation, the present Ph. D. dissertation proposes the use of thermoelectric generators due to their multiple advantages such as reliability, durability, and scalability. More specifically, this thesis focuses on shallow geothermal anomalies of volcanic origin for two different applications: medium-scale power generation from hot dry rock fields, and stand-alone power supply of remote volcanic vigilance stations. Due to the importance of the heat exchangers in the total efficiency of thermoelectric generators, initially, a deep study to determine which heat exchangers are more appropriate has been conducted. In both applications, it has been experimentally demonstrated that the most suitable heat exchangers are those based on phase change, since apart from presenting low values of thermal resistance, do not require moving parts nor auxiliary equipment, thus minimizing maintenance. Additionally, it has also been of great importance to develop a quick and reliable computational model that takes into account the heat exchangers and the heat reservoirs, that does not neglect any thermoelectric effect, and that considers the thermal and electrical contacts as well as the influence of temperature on the properties. This model, programmed based on the finite difference method or thermal–electrical analogy, has become a true design and optimization tool for the two applications subject of study in this Ph. D. dissertation, thanks to its relative error of less than 8%. The results derived from this Ph. D. dissertation demonstrate that thermoelectricity can solve the power supply issues in hot dry rock fields and volcanic monitoring stations, two unprecedented applications of thermoelectric generation that can make this technology finally become a reality in the civil sphere.en
dc.description.sponsorshipThis thesis has been subsidized by the program for Training University Teachers of the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities with the scholarship FPU 16/05203. Moreover, funding from the same ministry has been used under the research and development project RTC–2017–6628–3.en
dc.format.extent179 p.
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.language.isoengen
dc.subjectComputational modelen
dc.subjectThermoelectric generatoren
dc.subjectGeothermalen
dc.subjectHot dry rocken
dc.subjectPhase changeen
dc.subjectTimanfayaen
dc.subjectThermosyphonen
dc.subjectFin dissipatoren
dc.titleDesign and experimental development of thermoelectric generators for shallow geothermal anomalies of volcanic originen
dc.typeTesis doctoral / Doktoretza tesiaes
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisen
dc.contributor.departmentIngeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicaciónes_ES
dc.contributor.departmentIngeniaritza Elektrikoa, Elektronikoa eta Telekomunikazio Ingeniaritzaeu
dc.rights.accessRightsAcceso abierto / Sarbide irekiaes
dc.rights.accessRightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessen
dc.embargo.terms2022-10-20
dc.description.doctorateProgramPrograma de Doctorado en Tecnologías de las Comunicaciones, Bioingeniería y de las Energías Renovables (RD 99/2011)es_ES
dc.description.doctorateProgramBioingeniaritzako eta Komunikazioen eta Energia Berriztagarrien Teknologietako Doktoretza Programa (ED 99/2011)eu


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