Publication:

Diseño y desarrollo de un sistema electrónico para la gestión de potencia y monitorización de generadores termoeléctricos destinados a vigilancia volcánica en la Antártida.

Este Trabajo de Fin de Máster se centra en el diseño y desarrollo de un sistema electrónico para la gestión de potencia y monitorización de generadores termoeléctricos (TEG) destinados a la vigilancia volcánica en la Antártida. Las erupciones volcánicas representan riesgos naturales significativos, y la monitorización continua es esencial para predecir y mitigar sus impactos. Las soluciones energéticas tradicionales, como los paneles fotovoltaicos y las baterías, a menudo fallan en entornos volcánicos extremos debido a desafíos climáticos y problemas de accesibilidad. Este proyecto propone el uso de generadores termoeléctricos geotérmicos (GTEG) para suministrar energía a estaciones de vigilancia volcánica remotas, abordando el desafío de proporcionar energía confiable en entornos aislados y extremos. El trabajo implica el diseño de un sistema electrónico de bajo consumo capaz de registrar y transmitir datos en tiempo real. Se instalaron cuatro prototipos de GTEG en la Isla Decepción, Antártida, demostrando la viabilidad y robustez de esta tecnología. Los resultados iniciales fueron muy prometedores, mostrando una recolección y transmisión de datos efectiva y confiable a través de comunicación LoRa y satelital durante varios meses. El sistema operó continuamente bajo condiciones extremas, validando el diseño y la implementación del sistema de monitorización. Los datos recopilados proporcionaron información valiosa sobre el comportamiento de las fumarolas y el rendimiento de generación de los módulos, lo cual es crucial para futuras aplicaciones. Sin embargo, se identificaron desafíos como la fiabilidad de los convertidores de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) y la intermitencia en la comunicación satelital. Los convertidores MPPT funcionaron bien inicialmente, pero luego dejaron de mantener la conexión, lo que requirió reseteos periódicos. Además, los problemas de comunicación satelital, probablemente causados por problemas de conectividad y las bajas temperaturas extremas, llevaron a fallos en la transmisión de datos. Estos resultados son alentadores para la expansión de esta tecnología a otras regiones volcánicas en todo el mundo, pero también subrayan la necesidad de mejoras adicionales en la fiabilidad de los convertidores, sistemas de comunicación robustos y la selección de componentes capaces de soportar entornos extremos.

This Master's Thesis focuses on the design and development of an electronic system for power management and monitoring of thermoelectric generators (TEG) intended for volcanic monitoring in Antarctica. Volcanic eruptions pose significant natural risks, and continuous monitoring is essential for predicting and mitigating their impacts. Traditional power solutions, such as photovoltaic panels and batteries, often fail in extreme volcanic environments due to climatic challenges and accessibility issues. This project proposes using geothermal thermoelectric generators (GTEG) to supply power to remote volcanic monitoring stations, addressing the challenge of providing reliable energy in isolated and harsh environments. The work involves designing a low-power electronic system capable of recording and transmitting data in real time. Four GTEG prototypes were installed on Deception Island, Antarctica, demonstrating the feasibility and robustness of this technology. Initial results were highly promising, showing effective and reliable data collection and transmission via LoRa and satellite communication over several months. The system operated continuously under extreme conditions, validating the design and implementation of the monitoring system. The data collected provided valuable insights into the behavior of fumaroles and the generation performance of the modules, which is crucial for future applications. However, challenges such as the reliability of Maximum Power Point Tracking (MPPT) converters and intermittent satellite communication were identified. The MPPT converters initially worked well but later failed to maintain the connection, necessitating periodic resets. Additionally, satellite communication issues, likely caused by connectivity problems and extreme cold temperatures, led to data transmission failures. These results are encouraging for the expansion of this technology to other volcanic regions worldwide, but they also highlight the need for further improvements in converter reliability, robust communication systems, and the selection of components capable of withstanding extreme environments.