Instituto Geográfico Nacional. Vigilancia volcánica en isla Decepción (Antártida). Campaña 2022/2023
El CNH2 ha participado en un proyecto en colaboración con el Instituto Geográfico Nacional (IGN) y en coordinación con el Comité Polar Español dentro de XXXVI edición de la campaña Antártida llevada a cabo desde diciembre de 2002 a finales de marzo de 2023.
Con la llegada de los técnicos del IGN a bordo del del buque de investigación oceanográfico BIO Hespérides a la base científica española “Gabriel de Castilla” en la isla Decepción, en el continente antártico, y después de comprobar la ausencia de actividad volcánica, se llevaron a cabo las misiones de vigilancia volcánica planificadas por el IGN para la presente campaña. Para asegurar la alimentación eléctrica en las estaciones sísmicas remotas, se instaló, a modo experimental, en una de las estaciones un sistema de pila de combustible de metanol, con el objetivo de favorecer el suministro de energía limpia constante a la estación sísmica durante el invierno antártico, aun en condiciones de falta de insolación que imposibilitara el uso de las placas fotovoltaicas instaladas. De esta manera, se intenta asegurar el funcionamiento ininterrumpido de la estación, así como de las comunicaciones para la transmisión en tiempo real de sus datos.
Tras un análisis de aplicaciones de sistemas de pilas de combustible en regiones polares, realizado por el Centro Nacional del Hidrógeno (CNH2), el IGN adquirió un modelo de pila de combustible de metanol directo integrado en un sistema diseñado para trabajar a bajas temperaturas. Este tipo de pila de combustible es similar a la pila de combustible de membrana polimérica, pero en este caso, el catalizador de platino-rutenio puede extraer el hidrógeno del metanol líquido, eliminando la necesidad de un tratamiento previo del hidrógeno. Por tanto, se puede utilizar el metanol puro como combustible (Figura 1).
Figura 1: Esquema conceptual de una pila de combustible de metanol directo (Fuente: FuellCellsWorks)
El metanol ofrece varias ventajas como combustible, es económico, tiene una densidad de energía relativamente alta y se puede transportar y almacenar fácilmente. Por ello, se puede alimentar a la celda de combustible desde un depósito, que se puede mantener lleno, o mediante cartuchos que se pueden reemplazar fácilmente cuando se consumen.
Con el fin de simular las condiciones de operación de la pila de combustible en la Antártida, se conectó a un equipo que reproducía las condiciones de consumo de las estaciones sísmicas emplazadas allí. El conjunto entero se testeó en el interior de una cámara climática, donde se pudieron ensayar a condiciones bajo cero. Esta cámara climática permite realizar pruebas de ciclos de humedad y temperatura en stacks y sistemas de hasta 30 kWe, pudiéndose operar manual o automáticamente.
Figura 2: Cámara climática modelo WAZZLE WZH 16 B1 ME
Figura 3: Sistema de pila de combustible de metanol, adquirida por el IGN, en el interior de la cámara climática emplazada en el CNH2
Tras los ensayos realizados en el CNH2, por técnicos de las dos instituciones, donde el sistema de pila de combustible estuvo operando de manera continua junto con una estación sísmica, se concluyó que el sistema cumplía con los requisitos previos a su instalación en campo.
Finalmente, el equipo fue instalado y operado por los técnicos del IGN en una de las estaciones sísmicas de isla Decepción, próxima a la base “Gabriel de Castilla”, destinada a la monitorización y vigilancia de la actividad sísmica y volcánica. El sistema ha quedado instalado y funcionará durante todo el invierno polar. Sus resultados serán comprobados por el IGN en la apertura de la próxima campaña, en diciembre de 2023.
Figura 4: Estación sísmica del IGN instalada en una zona próxima a la BAE Gabriel de Castilla, junto con la pila de combustible (Metanol) para complementar la alimentación eléctrica en la temporada invernal. (Fuente: Instituto Geográfico Nacional – IGN)
Este nuevo desarrollo servirá para analizar su aplicación en futuros emplazamientos antárticos, así como de complemento de fuente de energía en estaciones sísmicas del IGN en territorio nacional.
