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Estudio experimental y caracterización de un generador termoeléctrico aplicado a la geotermia

El presente trabajo de fin de grado se enmarca en el proyecto de investigación Electrovolcán que está desarrollando el grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la Universidad Pública de Navarra, financiado por el Ministerio de España. El objetivo es estudiar y desarrollar unos generadores termoeléctricos sin partes móviles y respetuosos con el medioambiente, que generen energía eléctrica a partir del calor geotérmico de origen volcánico, presente en la isla de Lanzarote (Islas Canarias). Durante el desarrollo de este TFG se ha construido y montado un prototipo de generador termoeléctrico con cambio de fase, que más adelante se va a instalar en el Parque Nacional de Timanfaya. Antes, se han realizado varios ensayos de caracterización simulando las condiciones de dicho parque. Estos ensayos se han realizado con diferentes resistencias de carga, diferentes niveles de módulos termoeléctricos y diferentes temperaturas del foco caliente. De esta manera, se han obtenido resultados, que se han estudiado para determinar las condiciones óptimas en el que el prototipo genera más potencia eléctrica. Se ha llegado a la conclusión de que el diseño y montaje de las diferentes partes que forman el prototipo han sido muy adecuados, ya que este se comporta tal y como se había previsto. Además, se ha obtenido una potencia máxima de 55W, un valor muy elevado para un generador termoeléctrico, teniendo en cuenta que la eficiencia de los módulos termoeléctricos es muy baja. Por último, se ha realizado un pequeño cálculo, de forma que se ha estimado cuantos prototipos harían falta para abastecer de energía eléctrica el restaurante El Diablo situado en el Parque Nacional de Timanfaya.

The present project is part of the Electrovolcán research project, developed by the Thermal and Fluid Engineering group of the Public University of Navarra and financed by the Spanish Ministry. The objective is to study and develop some environmentally friendly and without moving parts thermoelectric generators, which generate electrical energy from geothermal heat of volcanic origin, present in the island of Lanzarote (Canary Islands). During the development of this project, a prototype of phase change thermoelectric generator, which later will be installed in the Timanfaya National Park, has been built and assembled. Before, some characterization tests have been carried out reproducing the conditions of the place mentioned. These tests have been carried out with different load resistances, different number of thermoelectric module levels and different temperatures of the hot source. In this way, results have been obtained, which have been studied to determine the optimal conditions in which the prototype generates more electrical power. It has been concluded that the design and assembly of the different parts that make up the prototype have been very adequate, since it behaves as expected. Also, a maximum power of 55W has been obtained, a very high value for a thermoelectric generator, considering that the efficiency of the thermoelectric modules is very low. Finally, a small calculation has been made, so that it has been estimated how many prototypes would be needed to supply electricity to El Diablo restaurant located in the Timanfaya National Park.