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Fours thermoélectriques: décharge de panneaux solaires?

Les poêles à bois peuvent fournir au ménage de l’énergie thermique pour la cuisson et le chauffage des locaux et de l’eau. Les poêles à bois équipés de générateurs thermoélectriques produisent également de l’électricité, qui peut être plus durable, fiable et moins chère que l’énergie des panneaux solaires.

Si le moulin à vent vieux de 2000 ans est le précurseur des moulins à vent d’aujourd’hui, le foyer et le poêle à bois sont des précurseurs encore plus anciens des panneaux solaires d’aujourd’hui. Comme les panneaux solaires, les arbres et autres plantes convertissent la lumière du soleil en une source d’énergie utile pour l’homme. Tout au long de l’histoire, la combustion du bois et d’autres biomasses a fourni aux ménages de l’énergie thermique qui a été utilisée pour la cuisson, le chauffage, le lavage et l’éclairage.

La photosynthèse a également soutenu toutes les sources historiques de puissance mécanique: elle a fourni du carburant pour la force humaine et animale, ainsi que des matériaux de construction pour les moulins et les éoliennes. Ni le moulin à vent antique ni le poêle à bois à l’ancienne ne produisaient de l’électricité, mais les deux peuvent être facilement adaptés. Connectez simplement le générateur électrique au moulin à vent et connectez le générateur thermoélectrique au poêle à bois.

Générateur thermoélectrique

Les générateurs thermoélectriques (ou « TEGS ») sont très similaires aux générateurs « photoélectriques » – que nous appelons aujourd’hui générateurs « photovoltaïques » ou cellules solaires photovoltaïques. Un générateur photovoltaïque convertit la lumière directement en électricité et un générateur thermoélectrique convertit la chaleur directement en électricité. [1]

Le générateur thermoélectrique se compose d’une série d’éléments semi-conducteurs sous forme de lingots, qui sont connectés en série par des bandes métalliques et sont accrochés entre deux plaques céramiques électriquement isolantes mais thermiquement conductrices pour former un module très compact. [2] Ils sont disponibles dans le commerce auprès de fabricants tels que Hi-Z, Tellurex, Thermalforce et Thermomanic.

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Module thermoélectrique. Fichier: Gerardtv (CC BY-SA 3.0)

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Module thermoélectrique. [26]

Fixez le module thermoélectrique à la surface du poêle à bois, et il produira de l’électricité chaque fois que le poêle est utilisé pour la cuisson, le chauffage des locaux ou le chauffage de l’eau. Dans les expériences et prototypes décrits plus en détail ci-dessous, la puissance de sortie par module varie entre 3 et 19 watts.

Comme pour les panneaux solaires, les modules peuvent être connectés en parallèle et en série pour obtenir la tension et la puissance de sortie requises – au moins aussi longtemps que la surface restante du four. Comme pour les panneaux solaires, le courant électrique produit par le module thermoélectrique régule le régulateur de charge et est stocké dans la batterie, de sorte que l’énergie est également disponible lorsque le poêle n’est pas utilisé. Un four thermoélectrique est généralement combiné avec des dispositifs CC basse tension, évitant ainsi les pertes de conversion au moyen de convertisseurs.

Les fours thermoélectriques pourraient être utilisés dans de nombreuses régions du monde. La plupart des recherches se concentrent sur le sud du monde, où près de 3 000 millions de personnes (40% de la population mondiale) dépendent de la combustion de la biomasse pour la cuisson et le chauffage de l’eau dans les ménages. Certains de ces ménages utilisent un poêle ou une cheminée à la fois pour l’éclairage (1 300 millions de personnes n’ont pas accès à l’électricité) et pour le chauffage des locaux pendant une partie de l’année. Cependant, il existe également des recherches axées sur les ménages dans les sociétés industrielles, où les poêles et brûleurs à biomasse ont gagné en popularité, en particulier en dehors des villes.

100% efficace

Depuis que l’effet thermoélectrique a été décrit pour la première fois par Thomas Seebeck en 1821, les générateurs thermoélectriques sont connus pour leur faible efficacité dans la conversion de la chaleur en électricité. [1, 3-6] Aujourd’hui, l’efficacité électrique des modules thermoélectriques n’est que d’environ 5 à 6%, environ trois fois moins que celle des panneaux solaires photovoltaïques les plus couramment utilisés. [4]

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Illustration: Diego Marmolejo.

Cependant, en combinaison avec le poêle, l’efficacité électrique du module thermoélectrique n’est pas si importante. Si le module n’est efficace qu’à 5% pour convertir la chaleur en électricité, les 95% restants réapparaissent sous forme de chaleur. Si le poêle est utilisé pour le chauffage des locaux, cette chaleur ne peut pas être considérée comme une perte d’énergie car elle contribue toujours à l’objectif initial. L’efficacité globale du système (chaleur + électricité) est proche de 100% – aucune énergie n’est perdue. Avec un poêle adapté, la chaleur de la conversion électrique peut être réutilisée pour la cuisson ou le chauffage de l’eau dans le ménage.

Plus fiable que les panneaux solaires

Les modules thermoélectriques ont de nombreux avantages des panneaux solaires: ils sont modulaires, nécessitent peu d’entretien, n’ont pas de pièces mobiles, fonctionnent silencieusement et ont une longue durée de vie. [7] Cependant, les modules thermoélectriques offrent également des avantages intéressants par rapport aux panneaux solaires photovoltaïques, à condition qu’il existe une source de chaleur (non électrique) régulièrement utilisée dans le ménage.

Bien que les modules thermoélectriques soient environ trois fois moins efficaces que les panneaux solaires photovoltaïques, les fours thermoélectriques fournissent une alimentation électrique plus fiable car leur production d’énergie dépend moins des conditions météorologiques, des saisons et de l’heure. Dans le jargon, les fours thermoélectriques ont un « facteur de capacité nette » plus élevé que les panneaux solaires photovoltaïques.

Même si le poêle n’est utilisé que pour la cuisson et la production d’eau chaude, ces activités ménagères quotidiennes garantissent toujours une alimentation électrique fiable, quel que soit le climat. De plus, la production d’un four électrique thermoélectrique correspond très bien à la demande d’électricité des ménages: les périodes d’utilisation du four, les périodes d’utilisation de la majeure partie de l’électricité sont également courantes. Les panneaux solaires, en revanche, produisent peu ou pas d’électricité lorsque la demande des ménages atteint un maximum.

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Génératrice thermoélectrique soviétique basée sur une lampe à pétrole alimentant la radio, 1959. Photo: Musée de la rétrotechnique.

Notez que ces avantages disparaissent lorsque les générateurs thermoélectriques sont alimentés par l’énergie solaire directe. Les générateurs thermoélectriques solaires (ou « STEGS »), dans lesquels les modules thermoélectriques sont chauffés par la lumière solaire concentrée, ne compensent pas la faible efficacité de leurs modules en raison d’une plus grande fiabilité, car ils dépendent aussi du temps que les panneaux solaires photovoltaïques. [8-10]

Moins de stockage d’énergie

En raison de sa fiabilité plus élevée, il n’est pas nécessaire d’augmenter excessivement la capacité de production et de stockage du système thermoélectrique pour compenser les nuits, les saisons sombres ou les jours de mauvais temps, comme c’est le cas avec l’installation solaire PV. La capacité de la batterie doit être suffisamment grande pour stocker l’électricité utilisée entre les deux fours et il n’est pas nécessaire d’ajouter des modules supplémentaires pour compenser les périodes de faible consommation d’énergie.

Les panneaux solaires et les fours thermoélectriques peuvent également être combinés, résultant en un système hors réseau fiable avec peu de besoin de stockage d’énergie. Un tel système hybride se combine bien avec un poêle utilisé uniquement pour le chauffage des locaux. Les modules thermoélectriques produisent la majeure partie de l’énergie en hiver, tandis que les panneaux solaires prennent le relais en été.

Moins cher à installer, plus facile à recycler

Un autre avantage est que les modules thermoélectriques sont plus faciles à installer que les panneaux solaires. Il n’est pas nécessaire de construire une structure de toit et une connexion électrique avec le monde extérieur, car toute la centrale électrique est à l’intérieur. Cela empêche également le vol de sources d’énergie, ce qui est un problème important avec les panneaux solaires dans certaines régions.

Tous ces facteurs font que l’électricité d’un four thermoélectrique peut être moins chère et plus durable par rapport à la puissance des panneaux solaires photovoltaïques. Moins d’énergie, de matériaux et d’argent sont nécessaires pour produire des batteries, des modules et des structures de support.

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Illustration: Diego Marmolejo.

En termes de durabilité, il y a un autre avantage: contrairement aux panneaux solaires photovoltaïques, les modules thermoélectriques sont relativement faciles à recycler. Bien que les cellules solaires en silicium soient parfaitement recyclées, elles sont encapsulées dans une couche de plastique (généralement « EVA » ou polymère éthylène / acétate de vinyle), ce qui est crucial pour les performances à long terme du module. [11] Enlever cette couche sans détruire les cellules en silicone est techniquement possible, mais si complexe que le recyclage la rend inintéressante d’un point de vue financier et énergétique. [12-13] En revanche, les modules thermoélectriques ne contiennent pas du tout de plastique. [14-15][16]

Module de refroidissement

L’efficacité électrique d’un générateur thermoélectrique ne dépend pas uniquement du module lui-même. Ceci est largement influencé par la différence de température entre le côté froid et le côté chaud du module. Un module thermoélectrique fonctionnant à la moitié de la différence de température ne produira qu’un quart de la puissance. En conséquence, l’amélioration du contrôle thermique du générateur thermoélectrique est le principal objectif de la conception des fours thermoélectriques, car elle permet la production d’une puissance plus élevée avec moins de modules.

D’une part, cela implique de localiser l’endroit le plus chaud du poêle et de fixer les modules à condition qu’ils puissent évacuer la chaleur. La plupart des fours ont une température de surface de 100 à 300 degrés Celsius, tandis que le côté chaud du module de tellurure de bismuth (le plus abordable et le plus efficace) résiste à des températures constantes de 150 à 350 degrés, selon le modèle.

D’autre part, le contrôle thermique est réduit à la température du côté froid la plus basse possible, ce qui peut se faire de quatre manières: refroidissement par air et eau de convection forcée, qui comprend des ventilateurs et des pompes électriques, et par convection naturelle refroidie et refroidie par eau, qui comprend l’utilisation de la chaleur passive les drains qui n’ont pas de charge parasite sur le système.

Le refroidissement actif est généralement plus efficace, même si l’utilisation supplémentaire d’un ventilateur ou d’une pompe est envisagée. Cependant, les systèmes passifs sont moins chers, plus silencieux et plus fiables que les systèmes actifs. En particulier, une défaillance du ventilateur peut être problématique, car elle peut entraîner une défaillance du module en raison d’une surchauffe. [17]

Fours thermoélectriques avec refroidisseurs

Les premiers fours thermoélectriques à biomasse ont été construits au début des années 2000, bien que les Soviétiques aient introduit un concept similaire dans les années 1950 avec un rayonnement principalement électrique alimenté par des lampes à pétrole. [6] En 2004, une équipe de chercheurs libanais a en outre équipé un poêle à bois en fonte typique des zones rurales locales d’un seul module thermoélectrique de 56 x 56 mm fabriqué par lui-même. [18] Le poêle, qui est utilisé pour la cuisson et la cuisson, ainsi que pour le chauffage des locaux et de l’eau, est assez petit (52 x 44 x 29 cm) et pèse 40 kg.

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Figure: Four en fonte utilisé dans les expériences. [18]

Les chercheurs ont attaché une tête de plaque d’aluminium de 1 cm d’épaisseur à la partie la plus chaude de la surface du four, y ont fixé le module et attaché un très grand refroidisseur nervuré en aluminium à son côté froid. À une vitesse de combustion de 2,5 kg de bois de pin tendre par heure, leurs expériences ont montré une puissance moyenne de 4,2 watts. L’utilisation d’un poêle à bois pendant 10 heures par jour (hors phase de chauffage) fournit ainsi à un ménage libanais rural 42 wattheures d’électricité, de quoi répondre aux besoins de base.

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Image: Détails de l’installation du TEG et place sur le poêle. [18]

Plus de modules et de refroidisseurs peuvent être ajoutés pour augmenter la puissance de sortie, mais bien sûr, la zone du four est limitée, et à mesure que plus de modules seront ajoutés, ils seront situés dans des zones avec une température de surface plus basse, ce qui réduit leur efficacité. Une autre façon d’augmenter la production d’énergie consiste à utiliser un refroidisseur encore plus grand et / ou un refroidisseur plus cher en un matériau avec une conductivité thermique plus élevée.

Fours thermoélectriques avec ventilateurs

La plupart des poêles thermoélectriques construits à ce jour utilisent des ventilateurs électriques pour refroidir le module, combinés avec un refroidisseur beaucoup plus petit. Bien que le ventilateur puisse se briser et poser une charge parasite sur le système, il peut en même temps augmenter l’efficacité du four en soufflant de l’air chaud dans la chambre de combustion – réduisant la consommation de bois de chauffage et la pollution de l’air d’environ la moitié. De plus, les poêles à ventilateur évitent la construction de cheminées et peuvent plutôt s’appuyer sur un tuyau d’échappement horizontal. [19] Par conséquent, les poêles refroidis par ventilateur permettent de réduire la consommation de bois de chauffage et la pollution de l’air intérieur dans les zones rurales du sud global où les gens n’ont ni accès à l’électricité ni les moyens de faire des cheminées à travers le toit.

Une étude d’une plaque thermoélectrique à module unique a montré une puissance de 4,5 W, dont 1 W est requis pour le fonctionnement du ventilateur. [20] La production nette d’électricité (3,5 watts) est inférieure à un poêle avec seulement un réfrigérateur (4,2 watts), mais un poêle refroidi par ventilateur utilise seulement la moitié du bois: il génère 3,5 watts d’électricité nette avec un taux de combustion de 1 kg bois de chauffage par heure, tandis qu’un poêle à refroidissement passif nécessite 2,5 kg de bois de chauffage pour produire 4,2 watts.

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Image: poêle à revêtement forcé sur TEG. [20]

Un essai sur le terrain en 80 jours d’une conception similaire de plaques thermoélectriques portables au Malawi a montré que les utilisateurs appréciaient beaucoup la technologie et que les poêles produisaient plus d’électricité que nécessaire. Tout au long de la période, la production d’électricité était comprise entre 250 et 700 wattheures d’électricité, tandis que la consommation d’électricité était comprise entre 100 et 250 wattheures. [21]

Certains fours thermoélectriques avec un ventilateur refroidi sont disponibles dans le commerce et sont souvent conçus pour avoir à l’esprit les routards. Des exemples sont les fours BioLite, Termomanic et Termefor, qui annoncent des puissances comprises entre 3 et 10 W, selon la conception et le nombre de modules. [17]

Fours thermoélectriques avec réservoirs d’eau

Les fours thermoélectriques les plus efficaces sont ceux dans lesquels le côté froid du module (de refroidissement) est refroidi par contact direct avec le réservoir d’eau. L’eau a une résistance thermique inférieure à celle de l’air et se refroidit donc plus efficacement. En outre, sa température ne peut pas dépasser 100 degrés Celsius, ce qui rend moins probable la défaillance du module en raison d’une surchauffe.

Eau-naturelle-convection-gaoFigure: principe du four thermoélectrique à refroidissement passif par eau. [17]

Lorsque les modules thermoélectriques sont refroidis par l’eau, la chaleur perdue de leur conversion électrique ne contribue pas au chauffage des locaux, mais au chauffage de l’eau domestique. Les fours thermoélectriques à eau froide peuvent être actifs (à l’aide d’une pompe) ou passifs (sans pièces mobiles). [17]

La plupart des fours thermoélectriques passifs refroidis à l’eau sont petits et ne sont utilisés que pour chauffer une quantité relativement petite d’eau. En fait, au lieu d’un four, il s’agit le plus souvent d’une marmite équipée de modules thermoélectriques. Par exemple, le PowerPot est une marmite à dos disponible dans le commerce avec un module thermoélectrique fixé à la base, qui peut être placé directement sur le dessus du poêle et annonce une production d’énergie de 5 à 10 watts.

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Photo: poêle à bois multifonction avec refroidissement passif par eau. [22-25]

Un poêle thermoélectrique beaucoup plus grand et plus polyvalent avec refroidissement passif par eau a été conçu par des chercheurs français sur la base d’un grand poêle à bois polyvalent du Maroc. [19][22-25] Ils ont installé huit modules thermoélectriques au fond du réservoir d’eau intégré de 30 L, qui sert non seulement de refroidisseur pour le côté froid du générateur, mais également d’alimentation en eau chaude pour le ménage. De plus, le four est équipé d’un ventilateur électrique automoteur et possède une double chambre de combustion pour augmenter l’efficacité de combustion.

Les tests de prototype ont créé une puissance de 28 watts à l’aide de deux modules, brûlant simultanément 1,5 kg de bois pour la cuisson et / ou le chauffage. Le ventilateur a utilisé 15 W, ce qui signifie qu’il reste 13 W de puissance à d’autres fins. Le four fournissait également 60 litres d’eau chaude par heure. Selon la durée des deux séances de cuisson, entre 35 et 55 watts-heure de courant ont été stockés dans la batterie par jour. A noter qu’ici les chercheurs prennent en compte les pertes du régulateur de charge, de la batterie 6V et du ventilateur.

Fours thermoélectriques avec pompes

Le refroidissement passif par eau a également un inconvénient. À mesure que la température de l’eau dans le réservoir augmente, la différence entre les côtés froid et chaud du module diminue, tout comme l’efficacité électrique. Il devrait y avoir suffisamment de temps entre les deux fournaises pour permettre à l’eau de refroidir à nouveau, ou l’eau chaude doit être utilisée régulièrement et remplacée par de l’eau froide. La pompe rend cette tâche plus pratique.

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Système de refroidissement à eau-Goudarzi
Prototype de four thermoélectrique avec modules refroidis par eau. [26]

Un prototype 2015, dans lequel un poêle à bois utilisé pour la cuisson et le chauffage des locaux et de l’eau est équipé de 21 modules thermoélectriques refroidis par un système d’eau de pompe, a montré une puissance de 25 W (brûlant 1 kg de forêt de pins par heure) sur 70 W (4 kg de bois / heure) à 166W (9 kg de bois / heure). [26] La puissance de sortie par module est aussi élevée que 7,9 W, ce qui représente presque le double de la puissance par module d’un four naturel refroidi par air. La pompe utilise 5W, et le four a également un ventilateur pour augmenter l’efficacité de combustion, qui consomme 1W. [27][28]

Chaudières à gaz thermoélectriques?

Les générateurs thermoélectriques avec refroidissement par eau forcée s’intègrent mieux dans l’infrastructure énergétique des sociétés industrielles, en particulier dans les ménages avec des systèmes de chauffage central. Plus de modules pourraient être ajoutés, résultant en une production d’électricité correspondant à un mode de vie relativement élevé. Cependant, il y a quelques mises en garde. Premièrement, les systèmes de chauffage central ne sont utilisés que pour le chauffage des locaux et de l’eau, pas pour la cuisson, ce qui rend leur production d’électricité moins fiable toute l’année. Deuxièmement, seuls certains systèmes de chauffage central fonctionnent à la biomasse ou à la combustion de granules de bois, tandis que beaucoup fonctionnent davantage au gaz, au pétrole ou à l’électricité.

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Prototype d’un brûleur thermoélectrique sur granulés de bois. [30]

Évidemment, lorsque la source de chaleur est électrique, cela n’a aucun sens de lui connecter un module thermoélectrique. Le système thermoélectrique n’est pas compatible avec la vision d’un bâtiment durable de haute technologie dans lequel le chauffage est assuré par une pompe à chaleur électrique, la cuisson a lieu sur une cuisinière électrique et l’eau chaude est produite par une chaudière électrique.

Cependant, lorsque la source d’énergie est du gaz ou du pétrole, une chaudière thermoélectrique est une solution à faible teneur en carbone comme un système solaire photovoltaïque sur un réseau de toit. [29] Le système de chauffage thermoélectrique ne rend pas le ménage indépendant des énergies fossiles, pas plus que l’installation solaire photovoltaïque connectée au réseau. Pour faire face aux pénuries et aux excédents d’énergie, il s’appuie sur le réseau électrique (en grande partie sur les combustibles fossiles), et pour chauffer l’espace et l’eau, il s’appuie généralement sur un système de chauffage central aux combustibles fossiles.

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Générateur thermoélectrique de 1 kW avec refroidissement à eau forcée pour les sources géothermiques à basse température. [31]

Le système de chauffage thermoélectrique à combustible fossile se compare également favorablement à une grande centrale de cogénération qui enregistre la chaleur perdue de son électricité et la distribue à des ménages individuels pour le chauffage des locaux et de l’eau. Dans un système de chauffage thermoélectrique, la chaleur et l’électricité sont produites et consommées sur place. Contrairement à une centrale de cogénération, aucune infrastructure n’est nécessaire pour distribuer la chaleur et l’électricité. Cela permet d’économiser des ressources et d’éviter des pertes d’énergie pendant le transport, qui s’élèvent entre 10 et 20% pour la distribution de chaleur et entre 3 et 10% (ou bien plus dans certaines régions) pour la distribution d’électricité.

Une centrale de cogénération est plus économe en énergie (25 à 40%) pour convertir la chaleur en électricité, ce qui signifie que par rapport à un système de chauffage thermoélectrique, elle fournit une part de chaleur plus élevée et une part d’électricité plus faible. Cependant, ce n’est pas loin d’être un problème car même en Europe, 80% de la consommation d’énergie moyenne d’un ménage va au chauffage des locaux et à l’eau.

Chris Decker

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Références:

[1] Dans les deux cas, le travail peut être inversé. Si quelqu’un conduit l’électricité à travers un module thermoélectrique, il peut agir comme un radiateur ou un refroidisseur. Si quelqu’un conduit de l’électricité à travers un appareil photovoltaïque, cela produira de la lumière – c’est le principe des LED.
[2] Rowe, David Michael, éd. CRC Manual of Thermoelectricians. Presse CRC, 2018.
[3] Les générateurs thermoélectriques ont rejoint le Museum of Retrotechnology en mai 2020. http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/thermoelectric/thermoelectric.htm
[4] Polozine, Alexandre, Susanna Sirotinskaya et Lírio Schaeffer. «Histoire du développement des matériaux thermoélectriques pour la production d’électricité et critères de leur qualité.» Recherche sur les matériaux 17.5 (2014): 1260-1267.
[5] Goupil, Christophe, éd. Théorie de la continuité et modélisation des éléments thermoélectriques. John Wiley & Sons, 2015.
[6] Joffe, Abram F. «Relance de la thermoélectricité». Scientific American 199,5 (1958): 31-37.
[7] Le moteur Stirling, un autre prédécesseur du panneau solaire photovoltaïque qui convertit la chaleur en électricité, n’a pas beaucoup de ces avantages.
[8] Kraemer, Daniel et tous. «Générateurs solaires thermoélectriques à concentration avec une efficacité maximale de 7,4%.» Nature Energy 1.11 (2016): 1-8.
[9] Amatya, R. et R. J. Ram. «Générateur de microcourants thermoélectriques solaires». Journal of Electronic Materials 39.9 (2010): 1735-1740.
[10] Gayathri, Mme D. Binu Mme R., M. Vijay Anand Mme R. Lavanya et Mme R. Kanmani. «Production thermoélectrique d’électricité à l’aide de l’énergie solaire». Journal international de recherche et développement scientifiques, vol. 5, n ° 03, 2017.
[11] Jiang, Shan et al. « Encapsulation d’un module PV en utilisant un copolymère d’éthylène-acétate de vinyle comme encapsulant. » Ingénierie de réaction macromoléculaire 9.5 (2015): 522-529.
[12] Xu, Yan et tout. «Statut de recyclage mondial des panneaux solaires usagés: un aperçu». Waste Management 75 (2018): 450-458.
[13] Sica, Daniela et al. «La gestion des panneaux photovoltaïques en fin de vie comme une étape vers une économie circulaire.» Reviews on Renewable and Sustainable Energy 82 (2018): 2934-2945.
[14] Bahrami, Amin, Gabi Schierning et Kornelius Nielsch. « Recyclage des déchets dans les matériaux thermoélectriques. » Advanced Energy Materials (2020).
[15] Balva, Maxime et al. « Démantèlement et caractérisation chimique des dispositifs thermoélectriques Peltier usés pour la récupération de l’antimoine, du bismuth et du tellure. » Technologies environnementales 38,7 (2017): 791-797.
[16] En termes de poids, le module thermoélectrique de 5 grammes se compose d’alumine pour les carreaux de céramique (44%); cuivre pour contacts électriques (28%); tellure (10%), bismuth (6%) et antimoine (2%) pour les pieds thermoélectriques; et de petites quantités d’étain (pour le brasage), de sélénium (pour le « dopage » de tellurure de bismuth) et de pâtes de silicone (le seul polymère du module utilisé pour tout coller ensemble). Dans les modules thermoélectriques, la concentration des éléments rares d’antimoine, de télarium et de bismuth est beaucoup plus élevée par rapport à leurs ressources traditionnelles, ce qui rend le recyclage attractif. [15]
[17] Gao, H. B. et tous. «Développement de générateurs thermoélectriques avec des poêles: un aperçu.» Applied Thermal Engineering 96 (2016): 297-310.
[18] Nuwayhid, Rida Y., Alan Shihadeh et Nesreen Ghaddar. « Développement et test d’agrégats thermoélectriques domestiques issus de la production de bois avec refroidissement par convection naturelle » Conversion et gestion de l’énergie 46.9-10 (2005): 1631-1643.
[19] Champier, Daniel et tous. «Étude d’un générateur de centrale thermique (thermoélectrique) intégré dans un poêle à bois multifonctionnel.» Énergie 36,3 (2011): 1518-1526.
[20] Raman, Perumal, Narasimhan K. Ram et Ruchi Gupta. «Développement, conception et analyse des performances de poêles à purification forcée alimentés par un générateur thermoélectrique à capacités multiples.» Energija 69 (2014): 813-825.
[21] O’Shaughnessy, S. M., et al. «Essai sur le terrain d’un four à biomasse portatif produisant de l’électricité dans le Malawi rural». Énergie pour le développement durable 20 (2014): 1-10.
[22] Champier, Daniel et tous. «Production d’énergie thermoélectrique à partir de fours à biomasse». Énergie 35,2 (2010): 935-942.
[23] Champier, Daniel et tous. «Réchauffeur combiné prototype / générateur thermoélectrique pour application à distance». Journal of Electronic Materials 42.7 (2013): 1888-1899. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02014177/document
[24] Champier, Daniel. «Générateurs thermoélectriques: aperçu des applications». Conversion et gestion de l’énergie 140 (2017): 167-181. http://www.soliftec.com/ThermGen20170.pdf
[25] Favarel, Camille et al. «Thermoélectricité – complémentarité prometteuse avec des fours efficaces dans les zones hors ligne». Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environmental Systems 3.3 (2015): 256-268.
[26] Goudarzi, A. M. et tous. « Intégration de générateurs thermoélectriques et de poêles à bois pour la production de chaleur, d’eau chaude et d’électricité. » Journal of Electronic Materials 42.7 (2013): 2127-2133.
[27] Les chercheurs suggèrent également un moyen de retirer la pompe: un réservoir d’eau peut être placé à une hauteur de 1 m pour fournir de l’eau, la gravité agira comme une pompe pour fournir de l’eau au système de refroidissement et l’eau chaude produite par le refroidissement du système peut être stockée dans un réservoir isolé.
[28] Le deuxième prototype a créé une puissance moyenne de 27 W avec seulement deux modules, plus que suffisant pour alimenter la pompe (8 W). La production nette d’énergie est de 9,5 watts par module. Montecucco, Andrea, Jonathan Siviter et Andrew R. Knox. «Système combiné de chaleur et d’électricité pour les fours à combustibles solides utilisant des générateurs thermoélectriques.» Energy Procedia 75 (2015): 597-602.
[29] En fait, les premières expériences avec des systèmes de chauffage thermoélectriques remontent à la fin des années 1990 et étaient axées sur le développement de chaudières à gaz automotrices. Les systèmes de chauffage central utilisent généralement 250 à 400 W d’électricité pour faire fonctionner leurs composants électriques: ventilateurs, soufflantes, pompes et panneaux de commande. En ajoutant des modules thermoélectriques, le système conserve sa capacité à chauffer la maison en cas de panne de courant prolongée. Combiné avec des panneaux solaires photovoltaïques connectés au réseau, cela ne fonctionne que lorsque le soleil brille. Allen, D. T. et W. Ch Mallon. « Poursuite du développement des » chaudières automotrices « . » Dix-huitième conférence internationale sur la thermoélectricité. Proceedings, ICT ’99 (cat. Numéro 99TH8407). IEEE, 1999. Allen, Daniel T. et Jerzy Wonsowski. « Démonstration thermoélectrique du chauffage hydraulique automoteur. » XVI ICT97. Actes ICT’97. 16e Conférence internationale sur la thermoélectricité (Cat. No 97TH8291). IEEE, 1997.
[30] Moser, Wilhelm et al. « Système de production de micro-échelle de cogénération de biomasse avec des générateurs thermoélectriques. » Actes de la Conférence d’Europe centrale sur la biomasse 2008. 2008.
[31] Liu, Changwei, Pingyun Chen et Kewen Li. «Générateur thermoélectrique de 1 kW pour les sources géothermiques à basse température». Trente-neuvième atelier d’ingénierie des réservoirs géothermiques, Stanford University, Stanford, Californie. 2014

Illustration de l’annonce: Diego Marmolejo.

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