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UPNA

La navarra Leyre Catalán desarrolla una patente para transformar el calor de los volcanes en energía

Los prototipos que ha desarrollado esta vecina de Barañáin para su tesis doctoral en la UPNA ya funcionan en el Teide y en Timanfaya

Foto de Leyre Catalán Ros, en un laboratorio de la UPNA, con un modelo de su intercambiador de calor.
Leyre Catalán Ros, en un laboratorio de la UPNA, con un modelo de su intercambiador de calor.
Actualizada 25/01/2021 a las 12:48

Leyre Catalán Ros apostó por una idea, un proyecto que le sedujo desde que se lo oyó por primera vez al que iba a ser uno de sus directores de tesis, el catedrático de la UPNA David Astrain. Para extraer electricidad de la tierra, dejó su estancia en Australia y renunció a una beca que ya le habían concedido. Ahora puede decir que lo ha conseguido. Los dos proyectos en los que se ha involucrado, uno para generar corriente del calor del Teide, el otro para sacarla de la tierra caliente de Timanfaya, funcionan. Vecina de Barañáin de 27 años, Leyre Catalán ha completado su tesis doctoral por la UPNA, a la que le han concedido la calificación de sobresaliente cum laude con mención internacional, y va a impartir clases en el departamento de Ingeniería del centro académico. “Estoy encantada”.

Su investigación tiene que ver con los generadores geotérmicos. Son dispositivos que transforman el calor en electricidad, como en las centrales térmicas, pero sin necesidad de vapor, turbinas o movimiento. Se aprovecha lo que los científicos denominan efecto Seebeck, que viene a decir que cuando en un dispositivo hay diferencia de temperatura entre sus lados, se genera electricidad, sin otros intermediarios. Y conforme mayor sea esa diferencia de temperatura, más electricidad se crea.

La navarra, en sus investigaciones, utiliza dispositivos que se encuentran ya en el mercado, módulos termoeléctricos preparados ya para crear la electricidad. A lo que se ha dedicado Leyre Catalán es a desarrollar artefactos, los llamados intercambiadores de calor, que propician que la diferencia de temperaturas en el módulo sea la mayor posible, que la cara caliente tenga la mayor temperatura posible, la más próxima al calor del suelo, y la fría, la menor, la más cercana a la del ambiente exterior.

Como Catalán se ha dedicado a generar electricidad del calor de la tierra, los prototipos que ha diseñado y probado en Canarias tienen dos extremos bien diferentes. Uno trata de absorber todo el calor de la tierra y llevarlo sin pérdidas hasta uno de los lados del módulo que debe generar la electricidad. Básicamente se trata de tubos cerrados que contienen un fluido que al calentarse con la tierra se evapora, sube y cede su calor al módulo. El otro extremo, el externo, trata de conservar todo la frescura de la atmósfera. Dispone de aletas para aumentar la superficie y por tanto la energía, y llevar ese frío al otro lado del módulo generador. Es la forma de lograr que la diferencia de temperatura entre los dos lados sea la mayor posible y por tanto se genere cuanta más electricidad.

DOS APLICACIONES

Las ideas de Catalán se han aplicado en dos parajes de Canarias, el territorio de España con más calor en su tierra. Aunque ambos casos se basan en los mismos principios básicos, son tecnologías y situaciones bien diferentes.

El primero está en el Teide, en Tenerife. Cuenta la investigadora que en el mundo solo uno de cada tres volcanes se vigilan, sobre todo porque es my difícil llevar la energía para alimentar los sensores que registran su actividad. En los volcanes no hay enchufes, y los paneles fotovoltaicos muchas veces son mala idea, porque nieva o porque apenas les da el sol. Lo que sí tienen los volcanes es calor casi en su superficie. Las fumarolas del Teide, por ejemplo, están a entre 70 y 100 grados. Allí instalaron en diciembre de 2019 pequeños intercambiadores, de 45 centímetros a cada lado, que han conseguido alimentar los sensores y llevar la información a 14 kilómetros de distancia. “Colocamos cuatro módulos y con dos nos sobra electricidad. El resultado es magnífico”, señala la científica de la UPNA, que le gustaría llevar prototipos similares a otros volcanes. “Pienso sobre todo en la Antártida, en la isla Decepción, donde España tiene una base. Allí hay un volcán que los expedicionarios deben comprobar que no esté activo antes de desembarcar”.

Su segundo dispositivo lo han instalado en Timanfaya, el gran parque volcánico de Lanzarote. Allí el único método tradicional para obtener electricidad pasa por romper la roca, algo inadmisible en un parque natural. Por eso, y porque apenas a un par de metros por debajo de la superficie la tierra está a cientos de grados, los prototipos de Catalán son una solución. “Lo aplicamos a gran escala. Colocamos en agosto 16 módulos que sobresalen un metro y entran tres en la tierra, en una zona donde la temperatura llega a 200 grados. Hemos generado entre 30 y 35 vatios, que podrían servir para alimentar con energía renovable a unos 200 hogares”. En el futuro prevén colocar otro dispositivo en una zona aún más calurosa, donde la tierra llega a 500 grados. “Nos gustaría alimentar de electricidad al centro de visitantes, que ahora usa diésel”.

Los generadores geotérmicos con los que trabaja Catalán no se han aplicado únicamente al calor de la tierra. Por ejemplo, en el grupo de investigadores de la UPNA donde está encuadrada, han desarrollado métodos para aprovechar por ejemplo el calor sobrante de chimeneas de fábricas. Y la NASA, para impulsar algunas de sus sondas más lejanas al Sol, aprovecha el calor que se genera de la descomposición de isótopos radiactivos. “Esta tecnología es muy robusta pero de baja eficiencia. En Lanzarote, por ejemplo, solo se convierte en electricidad apenas el 10% del calor. Pero cada vez hace falta más energía. Y esta puede ser una alternativa para algunas situaciones”.

DNI

Leyre Catalán Ros, vecina de Barañáin de 27 años, es hija de José Mª y Mª Pilar. Estudió en el colegio Eulza y el instituto de su localidad, antes de cursar ingeniería industrial en la UPNA. “Siempre me gustaron las matemáticas, la física, y era muy de cacharrear”, dice. Premiada como el mejor expediente, pasó por la universidad sueca Högskolan i Gävle y por el Instituto de Tecnología de Sidney (Australia). Ha desarrollado una patente y ha publicado más de una docena de artículos en revistas científicas. Recibió el premio Graduate Student Award 2020 de la International Thermoelectric Society y es beneficiaria de la beca Fuentes Dutor del Colegio de Ingenieros Industriales de Navarra. Interpreta a Hipatia de Alejandría en la obra de teatro Yo quiero ser científica.

La tesis. Fue dirigida por David Astrain Ulibarrena y Patricia Aranguren Garacochea. Se enmarca dentro del proyecto de investigación Diseño y desarrollo experimental de prototipos para la generación eléctrica mediante efecto termoeléctrico en anomalías geotérmicas superficiales de origen volcánico, Electrovolcán, cofinanciado por el Ministerio de Ciencia, el Instituto Tecnológico de Energías Renovables de Canarias y el Instituto Volcanológico de Canarias, y en el que participan el Grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la UPNA, la Agencia Insular de la Energía de Tenerife y el Instituto Geológico y Minero de España.

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