Comparative and Hybrid Integration Study of Thermoelectric Generators and Organic Rankine Cycle for Waste Heat Recovery in heavy duty Internal Combustion Engines in off grid regions

Abstract

Ce mémoire présente une étude comparative et intégrative des technologies de récupération de chaleur perdue (WHR) appliquées à un moteur diesel à combustion interne. Les performances du cycle de Rankine organique (ORC) et des générateurs thermoélectriques (TEG) ont d’abord été évaluées séparément afin d’estimer leur potentiel de récupération énergétique à partir des sous-systèmes du moteur. Après l’analyse de leurs caractéristiques thermodynamiques et de leurs rendements, un modèle hybride ORC–TEG a été conçu et intégré au moteur Cummins QSK19-G4. Des simulations thermodynamiques et des calculs manuels ont permis d’évaluer la récupération de chaleur des gaz d’échappement, du liquide de refroidissement, de l’huile moteur et des pertes radiatives. Le système hybride a atteint une efficacité de récupération de 47,3 %, don’t 44,56 % sous forme d’électricité. Une évaluation économique simplifiée a confirmé la faisabilité technique et financière de ce système pour des applications industrielles. Les résultats mettent en évidence l’intérêt de combiner ces technologies pour maximiser la récupération thermique et améliorer le rendement global du moteur.