La tecnología estrenada en Lanzarote convertirá a la base española en ser la primera del mundo en utilizar energía geotérmica como fuente constante todo el año, al margen de la extremada climatología del entorno
La actividad solo puede mantenerse con baterías de noviembre a marzo. Durante el invierno/noche austral los fuertes vientos y la nieve impiden la utilización de otras energías renovables, al ser todas discontinuas
Un equipo de la Universidad de Navarra, con el apoyo de la Agencia Estatal de Investigación a través del IGME y la consultora Ariki (dios polinesio de los volcanes) Geotermia está de vuelta de la isla de la Decepción, en el noroeste de la Antártida, donde han dejado instalados equipos alimentados por energía geotérmica. La instalación permitirá monitorear, en tiempo real por primera vez en el mundo, las condiciones climáticas en el continente durante el invierno austral cuando se registran temperaturas por debajo de los -90ºC y vientos de hasta 327 km/hora (récord en la estación francesa Dumont d’Urville en julio de 1972). Artículo del geólogo Albert Beltrán socio fundador de ArikiGeotermia y otro redactado por el equipo navarro, responsable de la instalación de geotermia en la base española Gabriel de Castilla. En la actualidad existen más de 60 bases de investigación de distintos países (https://scar.org/), la mayoría de ellas temporales como la segunda española, Juan Carlos I.
JOSÉ F. ALBERT BELTRÁN, doctor en Ciencias Geológicas

El equipo de Ariki Geotermia ha materializado un sueño recurrente, gracias a la inestimable colaboración de la Universidad Pública de Navarra (UPNA). La noche del 8 de enero de 2024 partían tres profesores de la citada UPNA hacia el confín más austral de la Tierra con dos dispositivos termoeléctricos experimentales para ser instalados en la base antártica española Gabriel de Castilla.
Esta base pionera en nuestra investigación polar está ubicada en Isla Decepción, una caldera volcánica invadida por el mar que se caracteriza por un volcanismo activo que en los últimos 200 años se ha manifestado en forma de 20 erupciones. Las cinco últimas tuvieron lugar en 1641-42, 1967, 1969 y 1070.
Entre 1906 a 1955 se ubicaron siete bases en la isla: tres argentinas, dos chilenas, una británica y otra noruega. Todas ellas menos una de las argentinas fueron destruidas por la actividad volcánica o desmanteladas por su alto riesgo.
Cuando España decidió instalarse en la Antártida y comenzaron las obras durante el verano polar de 1989-90, sólo quedaba una base argentina construida en 1948, en la llamada Bahía Fumarolas, en la zona occidental de Puerto Foster y nos situamos a 1 km de ella.
En esta zona existen fumarolas costeras con temperaturas de hasta 99 ºC en una pequeña planicie denominada Cerro Caliente. Desde entonces, la monitorización de la actividad sísmica de la caldera resulta fundamental para la supervivencia de ambas bases. Esta actividad solo puede mantenerse mediante baterías en los meses que dura la campaña antártica de verano (noviembre-marzo), dado que después la noche antártica, los fuertes vientos y la nieve impiden la utilización de energías renovables, al ser todas discontinuas. Con esta nueva tecnología geotérmica, esperamos mantener las estaciones de control conectadas en tiempo real con nuestro país durante todo el año.
En el primer Forum de Geotermia de Catalunya de 2009, el firmante de esta nota ya apuntó la posibilidad de utilizar la termoelectricidad mediante células Peltier en zonas con anomalías térmicas superficiales, como sucede en Lanzarote y en la Antártida para asegurar una producción eléctrica constante independientemente de la climatología.
El IGME y su Jefe de Geotermia, Celestino García de la Noceda, se interesaron por la idea y fue presentada de manera conjunta en reuniones con Geoplat y el CDTI en 2014 y 2016, pero no fue hasta conseguir un programa de investigación Retos 2018-2022 de la Agencia Estatal de Investigación, de la que el IGME y la UPNA fueron partícipes junto a otros socios como el ITER, cuando pudimos desarrollar la idea.
El IGME, coordinó los trabajos entre Ariki, GCS y la UPNA con el fin de desarrollar la idea que llevaba rondando por nuestras cabezas desde aquel lejano 2009. El proyecto de estos dispositivos lo lideró David Astrain, catedrático del Área de Máquinas y Motores Térmicos de la UPNA y gran especialista en termoelectricidad. A día de hoy, el proyecto ha generado dos tesis doctorales y en Lanzarote hemos pasado de la fase experimental a la de demostración, dado que se están sustituyendo los grupos electrógenos a gas-oil del Parque Nacional de Timanfaya por los dispositivos termoeléctricos.

De manera paralela, Ariki y CGS hemos desarrollado los modelos numéricos de interacción entre los dispositivos termoeléctricos y el flujo geotérmico ascendente con excelentes resultados de proyección a futuro dado que no generan enfriamiento del sistema.
Ahora, esta novedosa tecnología pionera en la geotermia mundial estrenada en Lanzarote, va a ser proyectada al continente antártico, siendo nuestra Gabriel de Castilla la primera base polar del mundo en utilizar energía geotérmica como fuente de alimentación energética constante todo el año e independiente de su extrema climatología.

La UPNA logra, por primera vez a nivel mundial, producir electricidad de forma continua en la Antártida a partir del calor geotérmico
Esta tecnología, experimentada en Isla Decepción, constituye un avance para monitorizar en tiempo real fenómenos geológicos y volcánicos
Universidad de Navarra.– Investigadores de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), pertenecientes al Instituto de Smart Cities (ISC), han logrado, por primera vez a nivel mundial, generar energía eléctrica en la Antártida de manera continua, sin interrupciones, a partir del calor natural del interior de la Tierra, conocido como calor geotérmico, que se libera a través de fumarolas volcánicas. El grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos, liderado por el catedrático David Astrain Ulibarrena, ha inventado y desarrollado una tecnología inédita que constituye un avance en la monitorización en tiempo real de fenómenos geológicos y volcánicos. Una expedición de la UPNA ha experimentado sobre el terreno el funcionamiento de dicha tecnología en la Isla Decepción, uno de los volcanes activos de la Antártida, durante la campaña antártica, aún no concluida, que aprovecha cada año el verano austral para desarrollar proyectos científicos.
En concreto, la UPNA participa, por primera vez en su historia, en una campaña polar antártica gracias al proyecto “Generadores termoeléctricos autónomos para vigilancia volcánica” (VIVOTEG), cuyos investigadores principales son el catedrático David Astrain Ulibarrena y el profesor Álvaro Martínez Echeverri. Se trata de un proyecto financiado por la Agencia Estatal de Investigación (en la convocatoria de Generación del Conocimiento) y coordinado por el Comité Polar Español con el apoyo logístico de la Armada Española. La expedición de la UPNA, compuesta por el ya citado David Astrain, más Miguel Araiz Vega y Leyre Catalán Ros, se encuentra trabajando en Isla Decepción, donde está ubicada la base militar española Gabriel de Castilla.
Miguel Araiz, Leyre Catalán y David Astrain, en Isla Decepción, uno de los volcanes activos de la Antártida.
El grupo de investigación de la UPNA ha empleado módulos termoeléctricos de efecto Seebeck, unos dispositivos que transforman el calor geotérmico en energía eléctrica. Para que dichos módulos funcionen, necesitan tener un lado caliente y otro frío. El calor de la Tierra calienta un lado del módulo y el aire frío de la Antártida enfría el otro. El equipo investigador ha creado esa diferencia necesaria con el desarrollo de intercambiadores de calor de alta eficiencia, que son capaces de transportar el calor geotérmico desde el suelo, a una profundidad de solo 40 centímetros, hasta el módulo termoeléctrico, con muy poca pérdida de temperatura.
Tecnología para el Polo Sur
Los generadores termoeléctricos geotérmicos diseñados en la UPNA no emplean partes móviles, como bombas o ventiladores, lo que reduce al mínimo el mantenimiento y convierte a estos dispositivos “en generadores eléctricos muy robustos, característica esencial para ser instalados en la Antártida”, según David Astrain. En esta primera campaña en el Polo Sur, los dos prototipos de generadores termoeléctricos ya han registrado 6 W (vatios) de potencia eléctrica, la necesaria para alimentar los sensores de vigilancia e investigación volcánica y hacer posible su funcionamiento durante todo el año, incluido el invierno.
Leyre Catalán, Miguel Araiz y David Astrain trabajan en la Antártida en sus generadores termoeléctricos
No hay que olvidar que la Antártida es uno de los entornos más desafiantes del planeta por sus características únicas: unas condiciones climáticas extremas al ser el lugar más frío y ventoso de la Tierra, con temperaturas que pueden descender a sesenta grados bajo cero en invierno; las variaciones de luz solar, con meses de oscuridad continua durante el invierno, por lo que las fuentes de energía basadas en el sol, como los paneles fotovoltaicos, son menos fiables y eficientes durante gran parte del año; y el acceso y la logística, ya que la lejanía y el ambiente hostil complican el mantenimiento y la reparación de los equipos. Por lo tanto, cualquier tecnología implantada en el Polo Sur debe ser excepcionalmente robusta y requerir un mantenimiento mínimo.
Además, la tecnología diseñada por la UPNA es modular, por lo que se puede aumentar la potencia producida simplemente instalando más módulos termoeléctricos. “Según los primeros resultados obtenidos —describe David Astrain—, se estima que es posible obtener, de forma continua, 15 W por metro cuadrado y durante todo el año, lo que producirá una energía diaria de 0,36 kWh por metro cuadrado. Esta última cifra es equivalente a la de una batería de coche, como la que emplean los científicos en la Antártida, con la ventaja de que nunca se acaba, ya que la generación eléctrica es continua, gracias a los dispositivos termoeléctricos”.
Miguel Araiz y David Astrain, junto a uno de los generadores termoeléctricos geotérmicos.
El reto tecnológico de suministrar energía continua
La importancia de este avance en la investigación radica en “el enorme reto tecnológico que representa el suministro energético necesario para alimentar los sensores de medida y equipos de emisión de datos de diferentes proyectos científicos geológicos y vulcanológicos, así como a las estaciones de vigilancia volcánica, especialmente, en lugares remotos y de climatología extrema”. “Actualmente, se emplean módulos fotovoltaicos para el suministro energético —señala el investigador—. Sin embargo, esta tecnología solar presenta graves problemas debido a la discontinuidad del suministro energético, que se acentúa en episodios de nieve, niebla, ceniza, calima y la propia noche, cuya duración puede ser de varios meses en latitudes altas, como la Antártida. Esta limitación tecnológica implica un esfuerzo logístico considerable para el cambio continuo de baterías eléctricas durante la campaña y reduce de manera muy considerable el registro de datos de interés científico, especialmente, durante el invierno, cuando prácticamente no existen datos en tiempo real”.
El avance tecnológico desarrollado por el grupo de la UPNA abre las puertas a avances sin precedentes en la monitorización en tiempo real de algunas de las estaciones desplegadas en Isla Decepción, lo que mejorará el estudio geológico y la vigilancia volcánica de la zona. “Con la instalación de estos generadores termoeléctricos, será posible tener datos geológicos en tiempo real durante todo el año, incluida la invernada, y en diversos lugares de la isla, alejados de la base Gabriel de Castilla. Esta tecnología podría ser extrapolada a muchos otros volcanes del mundo, lo que contribuirá a aumentar la seguridad de la sociedad civil, al mejorar la vigilancia volcánica remota con una mejor y mayor anticipación a las erupciones volcánicas”.
Uno de los generadores termoeléctricos geotérmicos diseñados en la UPNA e instalados en la Antártida.
El grupo en Ingeniería Térmica y de Fluidos (ITF), autor de esta tecnología, cuenta con una dilatada experiencia en el desarrollo de generadores termoeléctricos pasivos, aquellos cuyos intercambiadores no precisan de partes móviles. La aplicabilidad de esta tecnología a la geotermia ya ha sido probada por el grupo en los generadores termoeléctricos instalados en el Parque Nacional de Timanfaya y en el Teide, en Canarias.
Aunque son tres las personas de la UPNA que están trabajando en el Polo Sur, el proyecto ha sido realizado por todo el equipo investigador, que se completa con Patricia Alegría Cía, Álvaro Martínez Echeverri, María Mina Urbiola, Nerea Pascual Lezáun y Gurutze Pérez Artieda.
Homenaje de la Universidad pública de Navarra a los investigadores
Ramón Gonzalo, rector de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), mantuvo un encuentro con el grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos, liderado por el catedrático David Astrain Ulibarrena, que logró, por primera vez a nivel mundial, generar energía eléctrica en la Antártida sin interrupciones a partir del calor geotérmico del interior de la Tierra. El máximo responsable de la institución académica les ha transmitido sus felicitaciones por la tecnología instalada en Isla Decepción, que constituye un avance en la monitorización en tiempo real de fenómenos geológicos y volcánicos. según una nota de la UPNA.
Esta primera participación de la universidad navarra en una campaña polar antártica ha sido posible gracias al proyecto “Generadores termoeléctricos autónomos para vigilancia volcánica” (VIVOTEG), cuyos investigadores principales son David Astrain y el profesor Álvaro Martínez Echeverri. Se trata de un proyecto financiado por la Agencia Estatal de Investigación (en la convocatoria de Generación del Conocimiento) y coordinado por el Comité Polar Español con el apoyo logístico de la Armada Española. David Astrain ha trabajado durante 18 días entre enero y febrero pasados en Isla Decepción, donde está ubicada la base militar española Gabriel de Castilla. Le han acompañado Miguel Araiz Vega y Leyre Catalán Ros, investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC) de la institución académica.
Investigadores del grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos. De izq. a dcha.: Álvaro Casi, María Mina, Patricia Aranguren, Irantzu Erro, Miguel Araiz, David Astrain, Ramón Gonzalo (rector), Leyre Catalán, Antonio Rodríguez, Patricia Alegría, Laura Carlosena, Álvaro Martínez y Nerea Pascual.
El grupo de investigación de la UPNA ha empleado módulos termoeléctricos de efecto Seebeck, unos dispositivos que transforman el calor geotérmico en energía eléctrica. Para que dichos módulos funcionen, necesitan tener un lado caliente y otro frío. El calor de la Tierra calienta un lado del módulo y el aire frío de la Antártida enfría el otro. El equipo investigador ha creado esa diferencia necesaria con el desarrollo de intercambiadores de calor de alta eficiencia, que son capaces de transportar el calor geotérmico, producido en el interior de la Tierra y liberado a través de fumarolas volcánicas, desde el suelo, a una profundidad de solo 40 centímetros, hasta el módulo termoeléctrico, con muy poca pérdida de temperatura.
La campaña antártica concluyó con la instalación de un sistema electrónico de monitorización para vigilar en remoto la producción eléctrica. El grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos volverá el próximo verano austral para comprobar el estado de la tecnología instalada en este volcán activo de Isla Decepción.
Tecnología geotérmica en Canarias
El grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos (ITF), autor de esta tecnología, cuenta con una dilatada experiencia en el desarrollo de generadores termoeléctricos pasivos, aquellos cuyos intercambiadores no precisan de partes móviles. La aplicabilidad de esta tecnología a la geotermia ya ha sido probada por el grupo en los generadores termoeléctricos instalados en el Parque Nacional de Timanfaya y en el Teide, en Canarias.
Además de las tres personas de la UPNA que han trabajado en la Antártida, el proyecto ha sido realizado por un equipo investigador compuesto también por Patricia Alegría Cía, Álvaro Martínez Echeverri, María Mina Urbiola, Nerea Pascual Lezaun y Gurutze Pérez Artieda.
El grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos se completa con Miguel Aguirre Fernández, Fernando Algarra Pérez, Iñaki Alzuguren Larraza, Patricia Aranguren Garacochea, Laura Carlosena Remírez, Álvaro Casi Satrustegui, David Chavarren Oroz, Irantzu Erro Iturralde, Iván Lerga Barrio, Beatriz Manías Silva, Almudena Ochoa Láinez, Antonio Rodríguez García y Ricardo Soto Armendáriz.