Los generadores termoeléctricos son equipos que no consumen electricidad, puesto que obtienen la energía necesaria para funcionar del propio calor que hay que disipar. Estos generadores convierten el calor directamente en energía eléctrica valiéndose de un fenómeno llamado efecto Seebeck, por el cual el diferencial de temperatura entre dos conductores o semiconductores de electricidad disimilares produce una diferencia de tensión entre ellos.
Cuando se aplica calor a uno de los dos conductores o semiconductores, fluyen electrones calentados hacia el más frío del par. Si dicho par está conectado mediante un circuito eléctrico, a través de éste discurre una corriente continua.
La generación termoeléctrica ha sido muy utilizada en rangos de temperaturas medias y altas (de 250º C a 1 200º C) en aplicaciones militares y aeroespaciales. Destaca el generador termoeléctrico que suministra energía al vehículo de exploración Curiosity en el planeta Marte.
El proyecto financiado con fondos europeos Thermoelectric generation with residual heat energy (GETER), desarrollado en la Universidad Pública de Navarra (España), pretende adaptar esta tecnología a la baja temperatura y optimizar su aplicación al campo civil.
Investigadores de esta universidad han creado un prototipo de dispositivo de auto-refrigeración termoeléctrico que consigue un enfriamiento ¨gratuito¨ de más de 30º C en dispositivos que emiten calor. Pretenden aplicar este sistema a los convertidores de potencia y a los transformadores, presentes en las centrales de producción de energía eléctrica renovable, como es la energía eólica, solar fotovoltaica, solar termoeléctrica e hidráulica.
¨Esos dispositivos, al funcionar, se calientan y tienen que ser refrigerados¨, explicó David Astrain Ulibarrena, investigador principal del proyecto. ¨En muchos casos se utilizan intercambiadores de calor con ventiladores que, lógicamente, deben ser alimentados externamente y consumen cierta cantidad de potencia eléctrica.¨
¨Nosotros lo que hacemos es aprovechar el flujo de calor que emite el convertidor de potencia y el transformador para producir la energía eléctrica necesaria para hacer funcionar los ventiladores, añadió. Así, conseguimos la refrigeración y controlar la temperatura del dispositivo, pero sin coste energético.¨
Líneas de actuación
Esta aplicación de la auto-refrigeración termoeléctrica es una de las líneas de actuación del proyecto GETER, cuyo objetivo general es desarrollar generadores termoeléctricos que permitan convertir en energía eléctrica la energía calorífica de bajo nivel térmico; es decir, flujos de calor residual a temperaturas inferiores a los 250º C.
¨Las mejores perspectivas de futuro, respecto a la generación termoeléctrica, tienen que ver con el aprovechamiento de fuentes de calor gratuitas, como es el caso de los flujos de calor residual, indicó el profesor Astrain. Se trata de focos de calor muy frecuentes (en España, el 40 % de la energía primaria se desecha en forma de calor residual) pero que con los sistemas convencionales de generación de electricidad, como turbinas de vapor y gas, son difícilmente aprovechables.¨
En el marco de este proyecto, el grupo de investigación ha desarrollado y validado experimentalmente un modelo computacional que ha mostrado la posibilidad de obtener hasta 1 kW de energía eléctrica por cada metro cúbico de una chimenea industrial.
