ÉTUDES EXPÉRIMENTALEMENT VALIDÉES DE GÉNÉRATEURS THERMOÉLECTRIQUES INSTALLÉS SUR UN BANC D'ESSAI DE COMPRESSEUR

Auteurs

DOI :

https://doi.org/10.59277/RRST-EE.2025.2.7

Mots-clés :

Générateurs thermoélectriques, Chaleur perdue, Récupération d'énergie, Compresseur industriel, Analyse par éléments finis (FEA)

Résumé

Cet article présente des travaux expérimentaux préliminaires sur un compresseur bivis, visant à valider des études numériques et à démontrer le potentiel de la récupération d'énergie thermoélectrique. Considérant deux modules thermoélectriques, les validations expérimentales sont menées dans un environnement industriel pertinent sur un banc d'essai pour compresseurs d'air et de gaz industriels. Le jumeau numérique a été simulé par analyse par éléments finis, équipé d'un dissipateur thermique, et un transfert de chaleur et un champ électrique entièrement couplés ont été résolus pour évaluer l'effet thermoélectrique. Cela permet une modélisation complète des effets Peltier-Seebeck-Thomson. Les vibrations du compresseur sont également prises en compte pour l'analyse structurelle afin de vérifier que les modules thermoélectriques en tellurure de bismuth peuvent être utilisés en toute sécurité sous des vibrations mécaniques sinusoïdales. Les générateurs thermoélectriques sont vissés sur la partie la plus chaude du patin du compresseur, en particulier le couvercle du multiplicateur, qui est aspergé d'huile de lubrification chaude de l'intérieur. Après stabilisation thermique du compresseur, nous avons obtenu une tension série constante d'environ 0,4 VCC provenant des deux générateurs thermoélectriques, et le courant série a été mesuré à une valeur de 115 mA.

Biographies de l'auteur

  • CLAUDIA SĂVESCU, Romanian Research and Development Institute for Gas Turbines COMOTI, Bucharest, Romania.

    Dr. Engr., Scientific Researcher gr. III

    Automation and Electrical Engineering Department

  • MIHAELA ROMAN, Romanian Research and Development Institute for Gas Turbines COMOTI, Bucharest, Romania.

    Engr., Scientific Researcher gr. III

    Automation and Electrical Engineering Department

  • CRISTIAN NECHIFOR, Romanian Research and Development Institute for Gas Turbines COMOTI, Bucharest, Romania.

    Dr. Engr., Scientific Researcher gr. III

    Automation and Electrical Engineering Department

Références

(1) D. Dima, A. Dobrovicescu, C. Ioniţă, C. Dobre, Exergy analysis of the coupling of two CO2 heat pump cycles, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 68, 2, pp. 236–240 (2023).

(2) A. Mitru, Data communication and software development for the automation of an industrial piston compressor, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 70, 1, pp. 97–102 (2025).

(3) T. Stănescu, D. Ușeriu, Performance analysis of curved shape on the inlet guide vanes in centrifugal blowers, Aerosp. Res. Bulg., 36, pp. 147–156 (2024).

(4) D. Talah, H. Bentarzi, G. Mangola, Modeling and simulation of an operating gas turbine using Modelica language, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 68, 1, pp. 102–107 (2023).

(5) F. Niculescu, A. Săvescu, A. Mitru, Transmitting data over the network using an OPC server, MATEC Web of Conferences, 210, p. 03002 (2018).

(6) S. Priya, D. J. Inman, Eds., Energy Harvesting Technologies, Boston, MA: Springer US (2009).

(7) K. U. Laszczyk, P. Śliwiński, K. Kobashi, Chapter 7 – Energy Harvesting, Microsupercapacitors, K. Kobashi, K. Laszczyk, Eds. Woodhead Publishing, pp. 205–212 (2022).

(8) R. Dauksevicius, D. Briand, Energy Harvesting, in Material-Integrated Intelligent Systems - Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, pp. 479–528 (2018).

(9) N. Bizon, N. Mahdavi Tabatabaei, F. Blaabjerg, E. Kurt, Eds., Energy harvesting and energy efficiency: technology, methods, and applications, 37. Cham: Springer International Publishing (2017).

(10) L. Dhakar, Overview of energy harvesting technologies, Triboelectric Devices for Power Generation and Self-Powered Sensing Applications, L. Dhakar, Ed. Singapore: Springer, pp. 9–37 (2017).

(11) S. W. Yufenyuy, G. M. Mengata, L. Nneme Nneme, U. M. Bongwirnso, Indoor environment PV applications: estimation of the maximum harvestable power, Renew. Sustain. Energy Rev., 193, p. 114287 (2024).

(12) R. Maity, M. Khairul, K. Sudhakar, A. Razak, Forestvoltaics, floatovoltaics and building applied photovoltaics (BAPV) potential for a university campus, Energ. Eng., 121, 9, pp. 2331–2361 (2024).

(13) D. D’Agostino, F. Minelli, M. D’Urso, F. Minichiello, Fixed and tracking PV systems for net zero energy buildings: comparison between yearly and monthly energy balance, Renew. Energy, 195, pp. 809–824 (2022).

(14) R. Duirasamy, V. Thiyagarajan, A novel fault-tolerant generalized symmetrical topology for renewable energy and electric vehicle applications, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 69, 4, pp. 383–388 (2024).

(15) M. A. Shoaib, M. F. Khan, B. Ali, Experimental study to gauge the influence of tilt angle on photovoltaic panel performance, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 70, 1, pp. 139–144 (2025).

(16) R. Rai, M. Ishak, S. Kumarasamy, A. Bin Mohd Halil, M. M. Quazi, Laser treated super hydrophobic glass for solar PV self cleaning application: a SWOT-TWOS-based analysis, Mater. Res. Express, 12, 1, p. 012003 (2025).

(17) B. Safaei, S. Erdem, M. Karimzadeh Kolamroudi, S. Arman, State-of-the-art review of energy harvesting applications by using thermoelectric generators, Mech. Adv. Mater. Struct., 31, 22, pp. 5605–5637 (2024).

(18) A. Prasad, R. C. Thiagarajan, Multiphysics modeling and development of thermoelectric generator for waste heat recovery, COMSOL Conference 2018, Bangalore, India, 9 August 2018.

(19) G. Pennelli, E. Dimaggio, M. Macucci, Electrical and thermal optimization of energy-conversion systems based on thermoelectric generators, Energy, 240, p. 122494 (2022).

(20) Z. Varga, E. Rácz, Experimental investigation of the performance of a thermoelectric generator, 2022 IEEE 20th Jubilee World Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics (SAMI), pp. 159–164, March 2022.

(21) S. Singh, R. K. Maurya, S. K. Pandey, Investigation of thermoelectric properties of ZnV2O4 compound at high temperatures, J. Phys. D: Appl. Phys., 49, 42, p. 425601 (2016).

(22) M. Nesarajah, G. Frey, Multiphysics simulation in the development of thermoelectric energy harvesting systems, J. Electron. Mater., 45, 3, pp. 1408–1411 (2016).

(23) A. Belkaid, I. Colak, K. Kayisli, A direct adaptive sliding mode high voltage gain peak power tracker for thermoelectric applications, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 66, 2, pp. 131–136 (2021).

(24) ***TE-MOD-10W4V-40, www.tegpro.com (2014), https://www.tegmart.com/datasheets/TGPR-10W4V-40S.pdf.

(25) ***COMSOL Multiphysics Reference Manual (2023), https://doc.comsol.com/6.2/doc/com.comsol.help.comsol/COMSOL_ReferenceManual.pdf.

(26) C. Săvescu, A. Morega, Y. Veli, V. Petrescu, Numerical modelling of thermoelectric energy harvesting from industrial compressor waste heat, 13th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), Bucharest, Romania, 23 March 2023.

(27) M. Roman, C. Săvescu, A. Săvescu, R. Stoica, D. Comeaga, Thermoelectric generator simulations with and without heatsink, Iberian COMSOL Multiphysics Conference 2024, Málaga, Spain, 28 June 2024.

(28) C. Savescu, V. Petrescu, D. Comeaga, R. Carlanescu, M. Roman, D. Lale, A. Mitru, Thermal potential of a twin-screw compressor as thermoelectric energy harvesting source, Eng. Technol. Appl. Sci. Res., 14, 2, pp. 13449–13455 (2024).

(29) C. Borzea, V. Petrescu, I. Vlăducă, M. Roman, G. Badea, Potential of twin-screw compressor as vibration source for energy harvesting applications, APME, 17, 1, pp. 91–96 (2021).

(30) C. Borzea (Săvescu), Multisource Piezoelectric and Thermoelectric Energy Harvesting System for Industrial Machinery, Doctorate Thesis, National University of Science and Technology Politehnica Bucharest, Bucharest, Romania (2024).

(31) C. Săvescu, D. Comeagă, M. Roman, D. Lale, R. Stoica, E. Vasile, C. Nechifor, A. Stoicescu, Experimental study of a piezoelectric harvester vibrating on an industrial screw compressor, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 70, 1, pp. 9–14 (2025).

(32) J. Dongxu, W. Zhongbao, J. Pou, S. Mazzoni, S. Rajoo, A. Romagnoli, Geometry optimization of thermoelectric modules: Simulation and experimental study, Energy Convers. Manag., 195, pp. 236–243 (2019).

(33) ***Thermoelectric Cooler Design App, COMSOL (2023), https://www.comsol.com/model/thermoelectric-cooler-30611.

(34) G. M. Guttmann, Y. Gelbstein, Mechanical Properties of Thermoelectric Materials for Practical Applications, in Bringing Thermoelectricity into Reality, IntechOpen (2018).

(35) ***Module Installation Notes, www.tegpro.com, https://www.tegmart.com/datasheets/TGPR-MOD-INST.pdf.

(36) ***TE-MOD-10W4V-40 Datasheet rev. 1.0, Tegmart.com (2014), https://www.tegmart.com/datasheets/TGPR-10W4V-40S.pdf.

Téléchargements

Publiée

2025-06-14

Numéro

Rubrique

Électrotechnique et électroénergétique | Electrical and Power Engineering

Comment citer

ÉTUDES EXPÉRIMENTALEMENT VALIDÉES DE GÉNÉRATEURS THERMOÉLECTRIQUES INSTALLÉS SUR UN BANC D’ESSAI DE COMPRESSEUR. (2025). REVUE ROUMAINE DES SCIENCES TECHNIQUES — SÉRIE ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGÉTIQUE, 70(2), 193-198. https://doi.org/10.59277/RRST-EE.2025.2.7