Usage Thermoélectricité pour CMF HPEE

Partenariat

Planète Bois s’est associé au laboratoire SIAME (Sciences de l’Ingénieur Appliquées à la Mécanique et au Génie Electrique) de l’UPPA (Daniel Champier, C. Favarel, T. Kousksou).

L’objectif du SIAME sur ce sujet consiste à explorer les stratégies d’intégration des systèmes thermoélectriques dans divers ensembles définis par les utilisateurs finaux (aéronautiques, automobiles, cuisinières…).

Justification

En contexte rural, hormis le cas du Maroc (pays émergent) où a été validée la CMF, il est encore peu fréquent d’avoir un accès de qualité à l’électricité dans les Pays du Sud. Pour pallier cette contrainte, il était pertinent de s’intéresser à l’usage de plaques à effet Seebeck.

La production d’électricité par des modules thermoélectriques est une des voies explorées de façon très active. Ces modules convertissent directement une partie du flux thermique les traversant en électricité et ne nécessitent donc pour fonctionner, que la présence d’une différence de température.

Les rendements de conversion des plaques disponibles sont faibles (de l’ordre de 5%) mais leur très grand intérêt réside dans le fait qu’elles utilisent soit une énergie thermique perdue, soit le transit d’un flux énergétique qui sera utilisé par une autre partie du procédé.

Approche retenue

Une production d’électricité à coût maîtrisé par des cellules thermoélectriques nécessite l’optimisation de l’ensemble du système depuis le générateur d’énergie thermique (source chaude et source froide) jusqu'à la conversion et le stockage de l’énergie électrique.

L’optimisation sera faite à l’aide de logiciels de simulation et d’un banc de test.



Une thèse a été lancée sur ce sujet. Le banc de test est finalisé et le processus de modélisation/validation par les résultats expérimentaux/optimisation du transfert thermique et de la génération électrique est lancé.

Avec un mode de cuisson simulé correspondant à 2 cuissons par jour en zone rurale au Maroc (4 heures), une surface de 62 cm² de plaques à effet Seebeck (coût minimal autour de 30 euros) permet de produire et stocker l’énergie équivalente à 8 heures de fonctionnement de l’extracteur. Le système est donc excédentaire et peut permettre un éclairage complémentaire ou une recharge d’appareil électronique.

Revues

"Prototype Combined Heater/Thermoelectric Power Generator for Remote Applications"    D. Champier,   C. Favarel,   J. P. Bédécarrats,   T. Kousksou, J. F. Rozis , Journal of Electronic Materials , January 2013

“Study of a TE (thermoelectric) generator incorporated in a multifunction wood stove”, D. CHAMPIER, J.P. BEDECARRATS, T. KOUSKSOU, M. RIVALETTO, F. STRUB, P. PIGNOLET, Energy, Volume 36, Issue 3, Pages 1518-1526, March 2011

“Numerical study of thermoelectric power generation for an helicopter conical nozzle”, T. KOUSKSOU, J.P. BEDECARRATS, D. CHAMPIER, , P. PIGNOLET, C. BRILLET, Journal of Power Sources, Volume 196, Issue 8, Pages 4026-4032, April 2011

"Thermoelectric power generation for biomass cook stoves"
D. Champier, J-P Bédécarrats, M. Rivaletto, F. Srub, Energy,Volume 35, Issue 2, p935-942, 2010

Congrès 

“Numerical optimization of the maximum electrical power from thermoelectric generators in exhaust or combustion gases”, D. CHAMPIER, J.P. BEDECARRATS, C. FAVAREL,T. KOUSKSOU ,3rd Conference on Thermoelectrics,IAV Automotive Engineering,Berlin, November 21–23, 2012

“Design of thermoelectric generator : optimization of occupancy rate and of materials choice”, C. FAVAREL, J.P. BEDECARRATS, T. KOUSKSOU, D. CHAMPIER, ICT/ECT Joint Conference 2012, Aalborg, Denmark, July 9-12, 2012

“The influence of operating parameters and occupancy rate of thermoelectric modules on the electricity generation”
C. FAVAREL, J.P. BEDECARRATS, T. KOUSKSOU, D. CHAMPIER, ECOS 2012 25th INTERNATIONAL CONFERENCE on efficiency, cost, optimization and simulation of energy conversion systems and processes, PERUGIA, ITALY JUNE 26-29, 2012

“Prototype of a combined heat thermoelectric power generator for remote applications” D. CHAMPIER, C. FAVAREL ,J.P. BEDECARRATS, T. KOUSKSOU , J.F. ROZIS, ICT/ECT Joint Conference 2012, Aalborg, Denmark, July 9-12, 2012

“Applications de la thermoélectricité” D. CHAMPIER, Ecole thématique du CNRS « Conversion d’énergie par effets thermoélectriques : de la théorie aux applications » Ventron, 1er au 6 juillet, 2012

“Study of a thermoelectric system equipped with a maximum power point tracker for stand alone electric generation”
C. FAVAREL, D. CHAMPIER, J.P. BEDECARRATS, T. KOUSKSOU, M. RIVALETTO, F. STRUB
ECT2011 9th European Conference on Thermoelectrics, Thessaloniki Greece, September 28-30, 2011

"Biomass thermoelectric generator as an electrical renewable power source for basic domestic needs"
D. Champier, J.P. Bédécarrats, T. Kousksou, M. Rivaletto, F. Strub, P. Pignolet
23 rd International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation, and Environmental Impact of Energy Systems ECOS 2010

TEGBioS :a prototype of thermoelectric power generator for biomass stoves
ECOS 2009, 22nd Internacional Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation, and Environmental Impact of Energy Systems, August 31 – September 3, 2009, Paraná, Brazil, D. Champier, M. Rivaletto, F.Strub,

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