Construcción y caracterización de un generador termoeléctrico sin partes móviles para geotermia de alta temperatura
Consultable a partir de
2028-02-01
Fecha
2023Autor
Versión
Acceso embargado 5 años / 5 urteko bahitura
Tipo
Trabajo Fin de Grado/Gradu Amaierako Lana
Impacto
|
nodoi-noplumx
|
Resumen
La situación climática y energética actual es cuanto menos preocupante. Los datos reflejan las temperaturas más altas registradas desde la era preindustrial en los últimos 20 años con un incremento de 1,5ºC. La concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera es mayor que nunca superando las 400 ppm de CO2, lo que supone un 40% más de la concentración registrada en la era preindustria ...
[++]
La situación climática y energética actual es cuanto menos preocupante. Los datos reflejan las temperaturas más altas registradas desde la era preindustrial en los últimos 20 años con un incremento de 1,5ºC. La concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera es mayor que nunca superando las 400 ppm de CO2, lo que supone un 40% más de la concentración registrada en la era preindustrial. Además, el aumento de gases de efecto invernadero relativos al año anterior también se encuentra en máximos, superando las 3 ppm/año. Estos datos, sumados al incremento gradual de población mundial y por tanto de consumo energético, reflejan la urgencia del desarrollo de las energías de origen renovable que en la actualidad no superan el 30%. En la actualidad, las energías renovables con más peso son muy fluctuantes y altamente dependientes de las condiciones climáticas mientras que otras como la geotermia que no sufren de este problema no disponen de los recursos necesarios para desarrollar esta técnica energética. Por este motivo, el proyecto propuesto consiste en la construcción y
caracterización de un generador termoeléctrico para geotermia de alta temperatura (GTEG), como solución al problema energético planteado. El proyecto tiene como emplazamiento el Parque Nacional de Timanfaya, Lanzarote, donde se encuentran yacimientos de roca caliente seca en los cuales las temperaturas subterráneas alcanzan los 500ºC a pocos metros de profundidad. El GTEG está basado en el aprovechamiento de estas temperaturas que mediante intercambiadores de calor y módulos termoeléctricos es capaz de generar energía eléctrica. Este proyecto es único en el mundo en su campo dada su construcción mediante intercambiadores basados en cambio de fase, lo que proporciona un
dispositivo carente de partes móviles o fluidos refrigerantes que requieran ser bombeados. Esto implica una necesidad nula o mínima de mantenimiento y una capacidad de funcionamiento continua, así como la ausencia de potencias auxiliares para garantizar el funcionamiento. A lo largo de este trabajo, se ha procedido a la construcción del primero de los prototipos que se instalará en el Parque Nacional de Timanfaya en el marco de un contrato con el Gobierno de Canarias, por lo que han sido necesarias pruebas de funcionamiento a diferentes condiciones de altura de agua y salto térmico que sirvan como precedentes para los próximos prototipos a construir. El prototipo presenta una generación continua de 40 W en campo, de una manera compacta gracias a la optimización de los intercambiadores de calor permitiendo así introducir un máximo de cuatro generadores por sondeo y facilitando la fabricación
en masa automatizada dados los avances realizados en el diseño. [--]
The current climate and energy situation is worrying to say the least. The data reflects the highest temperatures recorded since the pre-industrial era in the last 20 years with an increase of 1.5ºC. The concentration of greenhouse gases in the atmosphere is higher than ever, exceeding 400 ppm of CO2, which is 40% more than the concentration recorded in the pre-industrial era. In addition, the in ...
[++]
The current climate and energy situation is worrying to say the least. The data reflects the highest temperatures recorded since the pre-industrial era in the last 20 years with an increase of 1.5ºC. The concentration of greenhouse gases in the atmosphere is higher than ever, exceeding 400 ppm of CO2, which is 40% more than the concentration recorded in the pre-industrial era. In addition, the increase in greenhouse gases relative to the previous year is also at a maximum, exceeding 3 ppm/year. These data, added to the gradual increase in world population and therefore energy consumption, reflect the urgency of developing renewable energy sources that currently do not exceed 30%. Currently, the most important renewable energies are highly fluctuating and highly dependent on weather conditions, while others such as geothermal energy that do not suffer from this problem do not have the necessary resources to
develop this energy technique. For this reason, the proposed project consists of the construction and characterization of a high-temperature geothermal thermoelectric generator (GTEG), as a solution to the energy problem posed. The project is located in the Timanfaya National Park, Lanzarote, where there are hot dry rock fields in which underground temperatures reach 500ºC at a few meters depth. The GTEG is based on the use of these temperatures that through heat exchangers and thermoelectric modules is capable of generating electrical energy. This project is unique in the world in its field given its construction using exchangers based on phase change, which provides a device devoid of moving parts or refrigerant fluids that need to be pumped. This implies a zero or minimal need for maintenance and a capacity for
continuous operation, as well as the absence of auxiliary powers to guarantee operation. Throughout this work, the first of the prototypes that will be installed in the Timanfaya National Park have been built, for which reason it has been necessary to perform performance tests at different conditions of water height and thermal jump that serve as precedents for the next prototypes to be built. The prototype presents a continuous generation of 40 W in the field, in a compact way thanks to the optimization of the heat exchangers thus allowing to introduce a maximum of four generators per borehole and facilitating automated mass manufacturing given the advances made in the design. [--]
Materias
Generadores termoeléctricos,
Geotermia de alta temperatura
Titulación
Graduado o Graduada en Ingeniería Mecánica por la Universidad Pública de Navarra /
Ingeniaritza Mekanikoko Graduatua Nafarroako Unibertsitate Publikoan