De Navarra a la Antártida: el sistema pionero que convierte el calor de los volcanes en electricidad

Como explica la autora de la tesis, los volcanes son uno de los fenómenos naturales más peligrosos y su monitorización es fundamental para predecir posibles erupciones y minimizar su impacto. Sin embargo, aproximadamente el 30% de los volcanes activos no dispone de vigilancia permanente, en gran medida porque muchos se encuentran en regiones remotas, de difícil acceso y sin suministro eléctrico continuo. Actualmente, los paneles fotovoltaicos y las baterías son la principal fuente de alimentación de las redes de vigilancia volcánica. Pero esta tecnología presenta importantes limitaciones en meteorologías adversas, como volcanes sometidos a fuertes nevadas o largos periodos sin radiación solar, donde no pueden garantizar un suministro eléctrico ininterrumpido.

Frente a este reto, el grupo en Ingeniería Térmica y de Fluidos (ITF) de la UPNA propone una alternativa innovadora: aprovechar la energía geotérmica de los volcanes para producir electricidad empleando generadores termoeléctricos. Estos dispositivos convierten directamente el calor en electricidad, sin recurrir a turbinas ni componentes móviles, lo que los hace especialmente robustos, autónomos y adecuados para entornos hostiles donde el mantenimiento es muy limitado. Además, aprovechan una fuente de energía renovable e independiente de la meteorología, lo que posibilita el suministro eléctrico continuo.

Esta tesis doctoral avanza en el conocimiento desarrollado por el grupo ITF hasta la fecha, optimizando el sistema de generación para que pueda aprovechar focos geotérmicos de baja temperatura y adaptándolo para trabajar eficientemente a entornos de meteorología extrema. Para ello, se han desarrollado innovadores intercambiadores de calor basados en el cambio de fase, que combinan diferentes fluidos de trabajo en función de las exigencias del emplazamiento. Los directores de la tesis han sido el catedrático David Astrain Ulibarrena, investigador principal en las campañas antárticas de la UPNA, y el profesor Álvaro Martínez Echeverri, ambos investigadores del ISC. La tesis se ha realizado en el marco del proyecto “Generadores termoeléctricos autónomos para vigilancia volcánica” (VIVOTEG, PID2021-124014OB-I00), y con una ayuda predoctoral para la Formación de Personal Investigador (PRE2022-103787), ambos financiados por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Unión Europea.

Isla Decepción, uno de los entornos más extremos del planeta

Los sistemas de generación desarrollados se instalaron en Isla Decepción (Antártida), uno de los entornos más exigentes del planeta. Como se ha apuntado, esta es la primera tesis de la UPNA que se realiza en el marco de la investigación antártica y Nerea Pascual tuvo la oportunidad de participar en la campaña de 2025, instalando el generador termoeléctrico. “La tecnología desarrollada ha permitido, por primera vez, aprovechar el calor geotérmico en la Antártida para generar electricidad, un hito que marca un avance sin precedentes en este campo. El sistema ha estado operando de forma autónoma durante más de un año, incluido el invierno antártico, suministrando la electricidad necesaria para mantener instrumentación científica funcionando de forma autónoma. Esta instalación da respuesta a una necesidad preexistente, ya que este volcán no disponía hasta ahora de monitorización en tiempo real”, indica la autora de la tesis.

“Asimismo, la instalación en campo valida la viabilidad de esta tecnología en uno de los entornos más extremos del planeta, demostrando que estos sistemas pueden operar de forma robusta y autónoma incluso en condiciones antárticas. Los dispositivos desarrollados garantizan un suministro energético continuo en redes de vigilancia volcánica ubicadas en emplazamientos remotos y sometidos a condiciones extremas, reforzando la capacidad de anticipar erupciones y mejorando la evaluación del riesgo volcánico”, concluye.

Breve CV de Nerea Pascual

Nerea Pascual realizó el Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales (Programa Internacional) en la UPNA, con premio extraordinario. Realizó su Trabajo Fin de Grado en la Vrije Universiteit Brussel (Bruselas). Completó, también con premio extraordinario, el Máster en Ingeniería Industrial en la UPNA.

Durante su segundo año de máster se incorporó a trabajar en el grupo en Ingeniería Térmica y de Fluidos de la UPNA, lo que le permitió formarse como investigadora. Es coautora de 6 artículos publicados en revistas internacionales de alto impacto indexadas en el JCR (revistas situadas en el Q1) y coautora de 20 contribuciones en congresos internacionales. Ha participado en 4 proyectos estatales (2 actualmente activos), un proyecto regional y un proyecto de transferencia.

En febrero de 2025 participó en una campaña científica en Isla Decepción (Antártida). Entre marzo y julio de 2025, realizó una estancia de investigación en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA (Pasadena, California).