Simulation et étude d'un module générateur thermoélectrique par le code COMSOL

Abstract

Depuis le début des années 1990, un regain d'intérêt pour l'électricité thermique est apparu, en raison notamment de l'émergence de préoccupations environnementales concernant l’utilisation des gaz à effet de serre, ainsi que de la volonté de développer des sources d'énergie alternatives. Alors les effets thermiques comme une source intéressante pour atténuer les problèmes énergétiques actuels, en apportant des bénéfices en transformant en grandes quantités de la chaleur perdue, par les voitures comme exemple, en énergie utile. Dans cette étude nous avons simulé est étudié l’effet thermoélectrique à travers de différentes géométries de thermocouple ainsi qu’un module thermoélectrique composé de 9 thermocouples. L’étude des différentes géométries (rectangulaire et cylindrique) du thermocouple nous a permis de suivre le comportement des paramètres électriques (courant, tension) et thermiques (température) en fonction du temps. Cette étude nous a révélé que tous les paramètres possèdent un temps relativement court pour atteindre l’équilibre. Un facteur très dominant pour l’amélioration des performances des modules thermoélectriques. Nous avons aussi calculé le rendement d’un module thermoélectrique composé de 9 thermocouples étudies précédemment. Un rendement trouvé trop faible à cause principalement de la faible taille du thermocouple et leurs nombre réduit (seulement 9). Mots clés : thermoélectricité, générateur thermoélectrique, Bi2Te3, COMSOL.

ABSTRACT Since the early 1990s, a renewed interest in thermal electricity has appeared, due in particular to the emergence of environmental concerns regarding the use of greenhouse gases, as well as the desire to develop sources alternative energy. Then thermal effects as an interesting source to alleviate the current energy problems, bringing benefits by transforming in great quantities of the waste heat, by the cars as example, into useful energy. In this study we simulated and studied the thermoelectric effect through different thermocouple geometries as well as a thermoelectric module composed of 9 thermocouples. The study of the different geometries (rectangular and cylindrical) of the thermocouple allowed us to follow the behavior of the electrical (current, voltage) and thermal (temperature) parameters as a function of time. This study revealed to us that all parameters have a relatively short time to reach equilibrium. A very dominant factor for improving the performance of thermoelectric modules. We also calculated the efficiency of a thermoelectric module composed of 9 thermocouples studied previously. A yield found too low mainly due to the small size of the thermocouple and their reduced number (only 9). Key words: thermoelectricity, thermoelectric generator Bi2Te3, COMSOL.