SIMULATION DE LA CARBONISATION DE LA BIOMASSE ET RÉCUPÉRATION DE CHALEUR POUR LA PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ À L'AIDE DE MODULES SEEBECK
DOI :
https://doi.org/10.59277/RRST-EE.2024.69.3.17Mots-clés :
Pyrolyse, Biomasse ligneuse, Effet Seebeck, Méthode des éléments finis (FEM), Simulation numériqueRésumé
Cet article examine expérimentalement et numériquement la carbonisation de la biomasse et l'utilisation de modules thermoélectriques pour récupérer de la chaleur et produire de l'électricité à l'aide de la méthode des éléments finis (FEM). La carbonisation, réalisée à haute température, produit du charbon et des gaz. L'étude identifie les températures optimales pour le placement des modules, démontrant qu'ils peuvent générer jusqu'à 6,5 W d'électricité. De plus, l'intégration de la cheminée pour optimiser le processus de carbonisation a produit de l'air chaud avec un gain maximum de 11 °C au-dessus de la température ambiante. Cette approche améliore l’efficacité énergétique et réduit les coûts.
Références
(1) A.M. Omer, Sustainable development and environmentally friendly energy systems in Sudan, Adv. Environ. Res., 36, 1, pp. 51–94 (2014).
(2) Y. Zhang, Y. Ji, H. Qian, Progress in thermodynamic simulation and system optimization of pyrolysis and gasification of biomass, Green Chem. Eng., 2, 3, pp. 266–283 (2021).
(3) D. Champier, J. Bédécarrats, T. Kousksou, M. Rivaletto, F. Strub, P. Pignolet, Study of a TE (thermoelectric) generator incorporated in a multifunction wood stove, Energy, 36, 3, pp. 1518–1526 (2011).
(4) A. Radenović, Pyrolysis of coal, Kem. u Ind. Chem. Eng., 55, 7, pp. 311–319 (2006).
(5) W.C. Park, A. Atreya, H.R. Baum, Experimental and theoretical investigation of heat and mass transfer processes during wood pyrolysis, Combust. Flame, 157, 3, pp. 481–494 (2010).
(6) A. Kulkarni, G. Mishra, S. Palla, P. Ramesh, D. Surya, T. Basak, Advances in computational fluid dynamics modeling for biomass pyrolysis: a review, Energies, 16, 23, pp. 1–32 (2023).
(7) J.P. Abraham, E.M. Sparrow, J.C.K. Tong, Heat transfer in all pipe flow regimes: laminar, transitional/intermittent, and turbulent, Int. J. Heat Mass Transf., 52, 3, pp. 557–563, (2009).
(8) D.D. Gray, A. Giorgini, The validity of the Boussinesq approximation for liquids and gases, Int. J. Heat Mass Transf., 19, 5, pp. 545–551 (1976).
(9) M.G. Gronli, M.C. Melaaen, Mathematical model for wood pyrolysis-comparison of experimental measurements with model predictions, Energy and Fuels, 14, 4, pp. 791–800 (2000).
(10) B. Geppert, D. Groeneveld, V. Loboda, A. Korotkov, A. Feldhoff, Finite-elements simulations of a thermoelectric generator and their experimental validation, Energy Harvest. Syst., 2, 1, pp. 95–104 (2015).
(11) Y. Köysal, Performance analysis on solar concentrating thermoelectric generator coupled with heat sink, Int. J. Precis. Eng. Manuf., 20, 2, pp. 313–318 (2019).
(12) A. Morega, M. Morega, A FEM model of thermoelectric and thermomagnetic effects, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. Et Énerg., 48, 1, pp. 2 (2003).
(13) D. Mani, P. Kpelou, N. Attah, S. Kombate, Energy resource of charcoals derived from some tropical fruits nuts shells, Int. Journal of Renewable Energy Development, 9, 1, pp. 29–35 (2020).
(14) A. Demirbas, Effect of initial moisture content on the yields of oily products from pyrolysis of biomass, J. Anal. Appl. Pyrolysis, 71, 1, pp. 803–815 (2004).
(15) G.Qi, Z. Wang, S. Zhang, Y. Dong, J. Guan, P. Dong, Numerical simulation on biomass-pyrolysis and thermal cracking of condensable volatile component, Int. J. Hydrogen Energy, 45, 22, pp. 12283–12297 (2020).
(16) J. Prapas, M. Baumgardner, A. Marchese, B. Willson M. DeFoort, Influence of chimneys on combustion characteristics of buoyantly driven biomass stoves, Energy Sustain. Dev., 23, 1, pp. 286–293 (2014).
(17) R. Hall, An analysis of the performance of thermoelectric devices made from long-lifetime semiconductors, Solid State Electron., 2, 3, pp. 115–122 (1961).
(18) H.C. Kung, A mathematical model of wood pyrolysis, Combust. Flame, 18, 2, pp. 185–195 (1972).
(19) F.X. Collard, J. Blin, A review on pyrolysis of biomass constituents: Mechanisms and composition of the products obtained from the conversion of cellulose, hemicelluloses, and lignin, Renew. Sustain. Energy Rev., 38, 1, pp. 594–608 (2014).
(20) K. Sornek, M. Filipowicz, A study of the applicability of a straw-fired batch boiler as a heat source for a small-scale cogeneration unit, Chemical and Process Engineering., 37, 4, pp. 503–515 (2016).
(21) *** Comsol Multiphisics, v.6.2.
Téléchargements
Publiée
Numéro
Rubrique
Licence
(c) Copyright REVUE ROUMAINE DES SCIENCES TECHNIQUES — SÉRIE ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGÉTIQUE 2024
Ce travail est disponible sous licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.
