Un gruppo di ricerca dell’ Università spagnola UPNA ha sviluppato una tecnologia capace di generare (per la prima volta al mondo) corrente elettrica continua anche in luoghi remoti e inaccessibili come l’Antartide. Il merito andrebbe a dei particolari moduli termoelettrici ad effetto Seebeck, in grado di trasferire l’energia geotermica dei vulcani senza disperdere il calore.
Un traguardo senza precedenti in ambito geotermico
Convertire il calore dei vulcani attivi in corrente elettrica continua. Un traguardo senza precedenti è stato raggiunto dal team di ricercatori dell’Università Pubblica di Navarra (UPNA). Il gruppo di Ingegneria Termica e dei Fluidi, guidata dai professori David Astrain Ulibarrena e Álvaro Martínez Echeverri, ha infatti utilizzato per la prima volta l’energia geotermica delle fumarole vulcaniche per produrre elettricità in Antartide. Nello specifico, l’esperimento è stato possibile grazie ad una nuova tecnologia applicata durante la spedizione “polare” degli accademici, sull’isola Decepciòn, rientrante nel progetto “Generatori termoelettrici autonomi per il monitoraggio vulcanico” (VIVOTEG).
La spedizione al Polo Sud
Finanziata dall’Agenzia statale per la ricerca e coordinata dal Comitato polare spagnolo con il supporto logistico della Marina, la spedizione UPNA, ha utilizzato il periodo estivo australe per condurre le ricerche scientifiche e testare le proprie tecnologie su uno dei vulcani attivi del continente.
La ricerca UPNA
Per consentire la generazione di energia continua, gli studiosi hanno sviluppato dei convertitori di calore ad alta efficienza, capaci di mantenere il caldo nonostante le basse temperature esterne. Nel dettaglio, per raggiungere i risultati sperati, il gruppo di ricerca UPNA ha utilizzato moduli termoelettrici ad effetto Seebeck, dispositivi in grado di trasformare il calore geotermico in energia elettrica. In pratica, il sistema, la cui logica si basa sulla presenza di una superficie calda e una fredda, prevede il passaggio del calore geotermico a una profondità di appena 40 centimetri. Il calore proveniente dalla Terra riscalda un lato del modulo, mentre l’aria fredda dell’Antartide raffredda l’altro.
Manutenzione minima
Durante la prima campagna al Polo Sud, i due prototipi di generatori termoelettrici hanno prodotto 6 W di potenza elettrica, sufficiente ad alimentare in maniera continuativa sensori di sorveglianza e ricerca vulcanica. I nuovi dispositivi geotermici risultano particolarmente adatti ai climi estremi in quanto non utilizzano parti mobili, come pompe o ventilatori, peculiarità che ne riduce al minimo la manutenzione. Inoltre, si tratta di una tecnologia modulare, per cui è possibile aumentarne la potenza semplicemente installando più moduli termoelettrici. “Secondo i primi risultati ottenuti”, spiega David Astrain, “si stima che sia possibile ottenere, ininterrottamente, 15 W per metro quadrato durante tutto l’anno, ossia una capacità giornaliera di 0,36 kWh per metro quadrato.”
Le applicazioni in vulcanologia
L’importanza dei risultati ottenuti risiede principalmente nelle enormi sfide rappresentate dall’approvvigionamento energetico in luoghi remoti e in condizioni meteorologiche estreme. Attualmente le stazioni di monitoraggio vulcanico si avvalgono di moduli fotovoltaici, una tecnologia che come è facile immaginare, presenta seri problemi dovuti alla discontinuità tipica delle alte latitudini. Limiti che implicano notevoli sforzi logistici e una riduzione considerevole dei dati scientifici in tempo reale nei periodi invernali. Nello specifico, i moduli termoelettrici sviluppati da UPNA aprono le porte a progressi senza precedenti nel monitoraggio tempestivo di alcune aree vulcaniche finora inaccessibili alle tecnologie alimentate dall’energia elettrica.