El Grupo de Investigación en Ingeniería Térmica y de Fluidos (ITF) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), liderado por el catedrático de Máquinas y Motores Térmicos David Astrain Ulibarrena, ha logrado captar recientemente cerca de un millón de euros para siete proyectos competitivos (cuatro de ellos del Plan Estatal de Investigación y otros tres, del Gobierno de Navarra y fondos FEDER) y dos contratos, uno de ellos con el Gobierno de Canarias y otro, con la empresa Exkal. Todos ellos representan las principales líneas de investigación del grupo, con la tecnología termoeléctrica como común denominador.
En concreto, los proyectos GEOTEG y VIVOTEG, ambos de la Agencia Estatal de Investigación, representan la generación de energía eléctrica renovable a partir del calor geotérmico, con dispositivos termoeléctricos e intercambiadores de calor con cambio de fase de alta eficiencia. El primero de ellos pretende generar energía renovable en el Parque Nacional de Timanfaya (Lanzarote), para el suministro eléctrico y térmico del restaurante de dicho parque, que emplea en la actualidad un motor de combustión para su abastecimiento energético. Este proyecto del Plan Estatal tiene su continuidad en la licitación que el grupo ITF de la UPNA tiene con el Gobierno de Canarias para su instalación a escala industrial, dando el paso de la investigación a la transferencia tecnológica.
Grupo de investigación ITF al completo, en la UPNA. De izda. a dcha., David Chavarren Oroz, Ibai Elosua Ansa, Fernando Algarra Pérez, Iñaki Alzuguren Larraza, Nerea Pascual Lezaun, Laura Carlosena Remírez, David Astrain Ulibarrena, Antonio Rodríguez García, Álvaro Casi Satrústegui, Irantzu Erro Iturralde, Miguel Araiz Vega, Gurutze Pérez Artieda, Leyre Catalán Ros, Patricia Alegría Cía y Álvaro Martínez Echeverri.
Por otro lado, y dentro de esta misma línea de investigación, el proyecto VIVOTEG tiene como principal objetivo desarrollar generadores termoeléctricos que serán instalados en la Antártida, en la base militar española Gabriel de Castilla, en las próximas campañas polares de los años 2024 y 2025. El objetivo de estos generadores es producir energía eléctrica suficiente para alimentar de manera continua a los equipos científicos de estudio y vigilancia volcánica que se encuentran en isla Decepción, que es donde se ubica la base. “Actualmente, debido a las duras condiciones ambientales de la Antártida y a la ausencia de sol durante todo el invierno, no es posible obtener información científica en tiempo real de esta zona ni, por tanto, de su actividad volcánica, debido a la imposibilidad de lograr un suministro fiable de energía”, indica David Astrain. “Por tanto, este es el objetivo del proyecto, producir energía eléctrica que haga posible adquirir y emitir datos geofísicos en esta zona del planeta durante todo el año, empleando los dispositivos termoeléctricos que el grupo tiene en fase de protección con una patente internacional”, concluye.
Consumo energético en la refrigeración comercial
Otra importante línea del grupo viene marcada por el proyecto NOTEVAC, también de la Agencia Estatal de Investigación, que se realiza de manera coordinada con investigadores de la Universidad Jaume I de Castellón. Este proyecto se centra disminuir el consumo energético de los sistemas de refrigeración comercial, incorporando un novedoso sistema termoeléctrico a los actuales sistemas de compresión de vapor, para que sean capaces de conseguir altas eficiencias empleando fluidos frigorígenos naturales con muy bajo o nulo efecto de calentamiento atmosférico. Este proyecto es continuación de uno desarrollado entre las mismas entidades y que ya consiguió disminuir en un 20% el consumo eléctrico de los muebles de refrigeración autónomos que operan con CO2. Asimismo, también tiene relación con un contrato de transferencia tecnológica, que el grupo ITF está desarrollando con la empresa navarra Exkal S.A., responsable del 10% de las ventas de muebles frigoríficos comerciales en Europa.
Relacionado con esta línea, pero en el ámbito de la eficiencia en edificación, responsable de un tercio del consumo total de energía, está el proyecto HeatPowerBox, financiado por el Gobierno de Navarra y que el grupo desarrolla con el Centro Nacional de Energías Renovables, CENER. En este caso trata de desarrollar un sistema de bomba de calor termoeléctrica para la climatización y agua caliente sanitaria en viviendas de bajo consumo de energía. Al igual que la aerotermia basada en la compresión de vapor, el sistema termoeléctrico es capaz de captar energía del ambiente exterior para lograr una eficiencia entre 2 y 3 veces mayor que las calderas de combustión, pero en este caso, con un sistema más compacto y robusto y que no emplea fluidos frigorígenos.
Por último, el grupo desarrolla dos proyectos sobre sistemas de almacenamiento térmico “Power to Heat to Power”, o también denominados Baterías Térmicas: TRIGERS, financiado por la Agencia Estatal de Investigación, y el FlexORCstorage, de la convocatoria de centros del Gobierno de Navarra, desarrollado por la UPNA y CENER. “Ya advierten los expertos que, debido a la gran penetración de las energías renovables en la producción eléctrica, especialmente la fotovoltaica y la eólica, en uno o dos años nos vamos a encontrar que en España va a sobrar mucha energía eléctrica en horas de mucho sol y fines de semana, mientras que faltará suministro renovable al atardecer y por la noche”, explica David Astrain. “Esta situación pone de manifiesto la necesidad de desarrollar sistemas eficientes y económicos de almacenar el excedente eléctrico renovable, para poder inyectarlo en la red, en las horas de mayor demanda, evitando el empleo de gas para la producción eléctrica. En este contexto se desarrollan los dos citados proyectos de investigación del grupo ITF”, concluye.
Desarrollo del grupo en la última década
El Grupo de Investigación ITF ha tenido un rápido desarrollo en la última década, desde que en 2012 asumiera su dirección David Astrain. Así, ha pasado de estar formado en 2012 por 5 miembros, con un solo doctorando, a 21 miembros en la actualidad, de los cuales 9 tiene el doctorado y 5 están haciendo su tesis doctoral. Además, la evaluación de la Agencia Nacional de Evaluación y Prospectiva (ANEP) al grupo ITF era de 67 puntos (sobre 100) en 2012, mientras que en la última evaluación en 2021 fue de 88, con la calificación de “Excelencia Nacional”. Actualmente, es un grupo muy activo y que solo en las convocatorias competitivas concedidas en el año 2022 y los proyectos de transferencia contratados logró captar más de un millón de euros para la universidad ese año.