Publication:

Diseño, análisis y optimización de un generador termoeléctrico mediante calor geotérmico de origen volcánico

Frente al actual problema energético al que nos enfrentamos, la termoelectricidad aplicada a la energía geotérmica tiene un gran potencial de futuro. Esta tecnología conlleva grandes ventajas como, entre otras, su robustez, fiabilidad, no necesita mantenimiento ya que es una tecnología sin partes móviles, ausencia de ruidos, y es una energía totalmente renovable y limpia. Sin embargo, la eficiencia de un generador termoeléctrico depende en gran medida de los intercambiadores de calor. Por ello es de gran importancia que estos sean lo más eficientes posible. El objetivo de este proyecto es diseñar y estudiar un prototipo de generador termoeléctrico que sea capaz de transformar en electricidad un gradiente de temperaturas entre el ambiente y el calor del suelo del Parque Nacional de Timanfaya. Para ello, se han diseñado y construido intercambiadores de calor específicamente para esta aplicación. La función de estos intercambiadores será transportar el calor con la máxima eficiencia posible desde el interior del sondeo (foco caliente) hasta los módulos termoeléctricos, utilizando una parte de este calor para generar electricidad y otra parte para disiparlo al medio ambiente a través de intercambiadores en el lado frío. El principio de funcionamiento de todos estos intercambiadores será el intercambio de calor por termosifón y cambio de fase. Para lograr el diseño completo, se propusieron y valoraron diferentes soluciones para las diferentes partes que componen el prototipo. Finalmente, se realizó un estudio económico.

In view of the current energy problem we are facing, thermoelectricity applied to geothermal energy has great future potential. This technology has great advantages such as, among others, its robustness, reliability, it does not need maintenance as it is a technology without mobile parts, absence of noise, and it is a totally renewable and clean energy. However, the efficiency of a thermoelectric generator depends largely on the heat exchangers. In this sense, it is very important that these are as efficient as possible. The aim of this project is to design and study a prototype thermoelectric generator that is capable of transforming a temperature gradient between the environment and the heat of the soil in the Timanfaya National Park into electricity. For this purpose, heat exchangers have been designed and built specifically for this application. The function of these exchangers is to transport the heat as efficiently as possible from the inside of the borehole (hot spot) to the thermoelectric modules, using part of this heat to generate electricity and another part to dissipate it into the environment through exchangers on the cold side. The operating principle of all these exchangers will be heat exchange by thermosiphon and phase change. To achieve the complete design, different solutions were proposed and evaluated for the different parts of the prototype. Finally, an economic study was carried out.