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Caracterización experimental y estudio de un prototipo de generador termoeléctrico aplicado a la energía geotérmica de roca caliente seca

El presente Trabajo Fin de Grado se enmarca en el proyecto de investigación ELECTROVOLCAN, que el grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos está desarrollando, financiado por el Ministerio de España. Tiene como objetivo la conversión del calor geotérmico de origen volcánico, presente en la isla de Lanzaronte, en electricidad, mediante generadores termoeléctricos (GTEG), sin partes móviles y respetuosos con el medio del parque. Para ello, durante el desarrollo de este TFG se ha construido un prototipo de GTEG con termosifones de cambio de fase, para su caracterización en laboratorio, reproduciendo en la medida de lo posible las condiciones del suelo del parque de Timanfaya. Se ha instalado en el prototipo la sensórica necesaria para poder medir las siguientes variables: temperatura en distintos puntos de los componentes del prototipo, tensión e intensidad generadas en los módulos termoeléctricos y flujo de calor aportado. Durante los ensayos se ha estudiado el funcionamiento del prototipo para diferentes temperaturas del foco caliente aplicando un flujo de calor con una fuente de tensión y resistencias calefactoras (que simula el calor geotérmico). Obteniendo curvas de generación para diferentes condiciones consiguiendo una generación máxima de 37 W con un salto de temperatura entre focos de 165 ºC con la resistenica de carga óptima de 7,4 Ω.

The present project is part of the research project ELECTROVOLCAN, developed by the Thermal and Fluid Engineering group and financed by the Spanish Ministry. It aims to convert geothermal heat of volcanic origin, present on the island of Lanzaronte, into electricity, through thermoelectric generators (GTEG), without moving parts and respectful of the environment of the park. For this purpose, during the development of this work, a prototype of GTEG has been built with phase change thermosiphons, for its characterization in the laboratory, reproducing as far as possible the soil conditions of the Timanfaya park. The necessary sensors have been installed in the prototype to measure the following variables: temperature at different points of the prototype components, voltage and current generated in the thermoelectric modules and heat flow provided. During the tests, the operation of the prototype has been studied for different temperatures of the hot source by applying a heat flow using a voltage source and heating resistances (which simulates geothermal heat). The power curves for different conditions were obtained, achieving a maximum power of 37 W with a temperature jump of 165 ºC between sources with an optimum load resistor of 7.4 Ω.