CFD analysis of thermal energy harvesting from heat sources

Abstract

La tecnología de recolección de energía termoeléctrica describe la conversión del gradiente de temperatura en energía eléctrica a través de un dispositivo generador termoeléctrico (TEG). Aunque este dispositivo está destinado principalmente a generar electricidad en aplicaciones en las que el calor se disiparía de otro modo, se podrían originar intencionalmente fuentes de calor para producir energía. Al tener un proceso de incineración de desechos en muchas regiones del mundo, se desperdicia energía para el medio ambiente. El objetivo principal de este estudio es evaluar la potencia de incineración de diferentes tipos de residuos. Después de una revisión detallada de los documentos de estudio con respecto a la producción, gestión y manejo de desechos, nos ayudó a elegir los tres tipos de desechos aptos que se mencionan a continuación. Dado que los incendios de escombros y desechos controlados por humanos conducen a un aumento significativo de la temperatura en la superficie de TEG, lo que a su vez conduce a una generación de energía significativa mediante el uso del código CFD (dinámica de fluidos computacional) Fire Dynamics Simulator (FDS). Este estudio compara los resultados de la combustión de tres tipos de residuos de pellets de madera, caucho y botes de basura, y cajas de cartón en diferentes escenarios. Entre ellos, el escenario de combustión de pellets de madera con disipador y viento lateral permite generar más energía.

The thermoelectric energy harvesting technology describes the conversion of temperature gradient into electric power via thermoelectric generator (TEG) device. Although this device is mainly aimed at generating electricity in applications in which heat would be otherwise dissipated, intentionally heat sources could be originated to produce power. By having waste incineration process in many regions of world, energy is being wasted to the environment. The main objective of this study is to assess the power from different types of waste incineration. After a detailed review of the study papers regarding waste production, management, and handling helped us to choose the three apt types of waste mentioned below. As the human-controlled fires from debris and waste are leading to a significant temperature increase on the TEG surface, which in turn, lead to a significant power generation by using the CFD (computational fluid dynamics) code Fire Dynamics Simulator (FDS). This study compares the results of three types of waste wood pellets, rubber and trash cans, and cardboard boxes combustion in different scenarios. Among them the wood pellets combustion with heatsink and lateral wind scenario leads to generate more power.