Advances in the modelling of thermoelectric energy harvesters in waste heat recovery applications

Full Text
In this work, we investigate harvesting thermoelectric energy from wasted heat in fluid networks and propose a generic tool for the simulation and sizing of thermoelectric energy harvesters, that can be used in industrial applications to convert expended heat energy into electricity. Current models found in the literature are often based on very specific applications or are too general in nature to truly explore the optimization of a wide range of potential thermoelectric applications. The model developed in this work is highly customizable permitting the optimization of a large number of varying systems. We develop a theoretical model to accurately estimate the recovered energy considering the nonlinearities of the thermoelectricity and heat transfer equations. Taking into account that a real thermoelectric energy harvester always comprises multiple thermoelectric modules placed with respect to the flow direction, both thermal and electrical series-parallel configurations have also been considered. The new model has been analysed and validated under steady and transient states with experimental data. The proposed energy harvesting system is easily scalable, to cater to a variety of applications with different requirements, while improving the energy recovery and operational lifetime of energy sources. On the other hand, this new model is coded in the TRNSYS environment, hence it can be used in design, performance optimization and further application of thermoelectric energy harvesters. The programmed module will serve as the key component of the software package that will predict the performance of the thermoelectric heat recovery unit used in common thermal systems ​
​ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.