Étude numérique et expérimentale d'un générateur thermoélectrique

Abstract

The objective of our work is the numerical and experimental study of a thermoelectric module to develop a thermoelectric generator using a solar concentrator, where the ecological energy used is the heat received from the sun. The numerical study, conducted with the ANSYS Thermal-Electric software, is based on the laws of heat transfer, incorporating the phenomena of radiation, conduction, and convection, the particularities of thermoelectricity related to the physical and chemical properties of materials, such as the Seebeck coefficient, Peltier effect, electrical conductivity, and the concept of the figure of merit, are introduced as key parameters in solving the problem. The main objectives of this work are to optimize the performance of the thermoelectric generator, enhance the electrical potential, and improve the output efficiency. Additionally, an experimental study is conducted to support the implementation of thermoelectric technology. An experimental setup is developed, allowing us to examine theoretical concepts in practice. This approach demonstrates that renewable energy production at a low cost is not only feasible but also a tangible reality.

Résumé L'objectif de notre travail est l'étude numérique et expérimentale d'un module thermoélectrique en vue de réaliser un générateur thermoélectrique utilisant un concentrateur solaire, où la chaleur solaire est exploitée comme énergie écologique. L'étude numérique, réalisée avec le logiciel ANSYS Thermal-Electric, repose sur les lois du transfert de chaleur, intégrant les phénomènes de rayonnement, conduction, et convection, les particularités de la thermoélectricité, liées aux propriétés physiques et chimiques des matériaux tels que le coefficient de Seebeck, l'effet Peltier, la conductivité électrique, et le facteur de mérite, sont introduites comme paramètres clés dans la résolution du problème. L'optimisation des performances du générateur thermoélectrique, l'amélioration du potentiel électrique, et l'efficacité de sortie constituent les principaux objectifs de ce travail. En complément, une étude expérimentale est réalisée pour renforcer l'application de la technique de thermoélectricité. Un dispositif expérimental est mis en place, permettant d'examiner les notions théoriques en pratique. Cette approche démontre que la production d'énergie renouvelable à faible coût est non seulement faisable mais constitue une réalité tangible. ملخص الهدف من عملنا هو الدراسة العددية والتجريبية لوحدة كهروحرارية بهدف إنتاج مولد كهروحراري باستخدام مكثف شمسي، حيث يتم استغلال الحرارة الشمسية كطاقة بديلة، تعتمد الدراسة العددية، التي أجريت باستخدام برنامج أنسيس الكهرو حراري على ظواهر الإشعاع والتوصيل والحمل الحراري، بالإضافة الى خصوصيات الكهرباء الحرارية، المرتبطة بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد مثل معامل سيبيك وبلتيه والتوصيل الكهربائي ورقم الجدارة، كمعاملات رئيسية في حل المشكلة. يعد تحسين أداء المولد الكهرو حراري الحراري وتحسين الإمكانات الكهربائية وكفاءة الخرج هي الأهداف الرئيسية لهذا العمل. بالإضافة إلى ذلك، يتم إجراء دراسة تجريبية لتعزيز تطبيق تقنية الكهرباء الحرارية. تم إعداد تجريبي يتيح فحص المفاهيم النظرية عملياً. ويوضح هذا النهج أن إنتاج الطاقة المتجددة منخفضة التكلفة ليس فقط ممكنا بل هو واقع ملموس.