TEG model in Matlab Simulink

• Autorzy: Kuchta F. , Lubikowski K. , Mączak J.

Warianty tytułu

PL

Przegląd technologii magazynowania energii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For a modern society the most important issue affecting the development of the economy and the level of people's lives by providing access to new technologies is to provide a sufficiently large supply of energy, and adapted to the country's economy price. Nowadays most of the energy needed human is obtained by burning fossil fuels [1]. Data submitted to the publicly available say about 35% share of the oil, 29% share of coal and lignite, 24% share of natural gas, 6% share of hydroelectric power plants and 5% of the share of nuclear power in electricity generation [2,3]. Only 1% belongs to alternative energy sources that include solar power, wind power, other renewable sources, and distributed generation sources or small, local producers of energy and farm prosumer. One way of source energy are thermoelectric generators converting thermal energy into electrical energy [4-9]. TEG cells [10] used to recover waste heat from heat sources such as internal combustion engines or furnaces, in which a lot of energy is wasted as heat radiated to the surroundings. The paper describes a mathematical model created of the TEG in Matlab Simulink to identify the characteristics that will enable the determination of the power realizable from the cell under operating conditions. The model is based on mathematical equations that describe the thermal conductivity cell, the energy supplied to the cell through a heat source SEM occurring in the cell, internal resistance, efficiency of energy conversion, and the voltage and the current flowing in the circuit in series with the link connected to it a load. The model is designed to be able to introduce for the parameters of the cell, and we want to simulate the heat source temperature and the heat receiver. Results from the model was compared with the results of measurements of the real TEG module in a real environment execute in the Integrated Laboratory of the Mechatronics System of Vehicles and Construction Machinery accommodating the Faculty of Automotive and Construction Machinery Warsaw University of Technology 84 Narbutta Street in Warsaw. The article describes the results of a simulation model that simulates the work of a thermoelectric generator.

PL

Dla współczesnego społeczeństwa najważniejszym problemem, wpływającym na rozwój gospodarki oraz na poziom życia ludzi poprzez umożliwienie dostępu do nowych technologii jest zapewnienie odpowiednio dużych dostaw energii, po dostosowanej do gospodarki kraju cenie. Obecnie najwięcej energii potrzebnej człowiekowi uzyskuje się dzięki spalaniu paliw kopalnych [1]. Dane podawane dostępne publicznie mówią o 35% udziale ropy naftowej, 29% udziale węgla kamiennego i brunatnego, 24% udziale gazu ziemnego, 6% udziale elektrowni wodnych oraz 5% udziale elektrowni atomowych w wytwarzaniu energii [2,3]. Zaledwie 1% należy do alternatywnych źródeł energii do których należą elektrownie słoneczne, elektrownie wiatrowe, inne źródła odnawialne, a także źródła generacji rozproszonej czyli mali, lokalni wytwórcy energii oraz gospodarstwa prosumenckie. Jednym ze sposobów pozyskania energii są generatory termoelektryczne przekształcające energię cieplną na energię elektryczną [4-9]. Ogniwa TEG [10] służą do odzyskiwaniu energii odpadowej ze źródeł ciepła takich jak silniki spalinowe lub piece, w których wiele energii jest marnowane w postaci ciepła wypromieniowywanego do otoczenia. W artykule opisano stworzony model matematyczny ogniwa TEG w środowisku Matlab Simulink w celu określania charakterystyk, które umożliwią określenie mocy możliwej do uzyskania z ogniwa w danych warunkach pracy. Model opiera się na równaniach matematycznych opisujących przewodność cieplną ogniwa, energię dostarczaną do ogniwa przez źródło ciepła, SEM występujące na ogniwie, opór wewnętrzny ogniwa, sprawność konwersji energii, oraz napięcie i prąd płynące w obwodzie z ogniwem i szeregowo podłączonym do niego obciążeniem. Model jest tak skonstruowany aby można było do niego wprowadzić parametry ogniwa, które chcemy zasymulować oraz temperatury źródła ciepła oraz odbiornika ciepła. Model został porównany z wynikami pomiarów rzeczywistych modułu TEG w rzeczywistym środowisku wykonane w Zintegrowanym Środowiskowo Laboratorium Mechatroniki Pojazdów i Maszyn Roboczych mieszczącym się na Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej przy ulicy Narbutta 84 w Warszawie. Artykuł opisuje wyniki symulacji z modelu opisującego pracę generatora termoelektrycznego.

Słowa kluczowe

EN

Matlab Simulink; thermoelectric generator; energy balance

PL

Matlab Simulink; generator termoelektryczny; bilans energetyczny

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 4/113
• Strony: 63--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kuchta F.

• Institute of Vehicles, Warsaw University of Technology

autor

Lubikowski K.

• Institute of Vehicles, Warsaw University of Technology

autor

Mączak J.

• Institute of Vehicles, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Lubikowski K., Radkowski S., Szczurowski K., Wikary M.: Analysis of possibility of use Peltier module In task of energy scavenging, Key Engineering Materials, vol. 588, 2014, pp. 1-11.
• [2] Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S.: Badania temperaturowe i analiza współpracy układu mikrokogeneracyjnego z silnikiem gazowym. Rynek Energii, No. 3 (118), 2015, pp. 129-136.
• [3] Priya S., Inman D.J.: Energy Harvesting Technologies. Springer, ISBN 978-0-387-76463-4, 2009.
• [4] Chmielewski A., Lubikowski K., Mączak J., Szczurowski K.: Geometrical model of cogeneration system based on a 1MW Gas Engine, Combustion Engines (Silniki Spalinowe), vol. 54, No. 3, pp. 570-577, 2015.
• [5] Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S., Szczurowski K.: Research and simulation work of TEG in cogeneration task of the exhaust system. Journal of KONES Powertrain and Transport, vol. 20, No. 2, 2013, pp. 41-47.
• [6] Chmielewski A., Gumiński R., Lubikowski K., Radkowski S., Szulim P.: Bench testing and simulation model of a cogeneration system with a Stirling engine. Journal of KONES Powertrain and Transport, vol. 20, No. 3, 2013, pp. 97-105.
• [7] Lubikowski K., Radkowski S., Szczurowski K., Wikary M.: Energy Scavenging in a Vehicle`s Exhaust System, Journal of KONES Powertrain and Transport, vol. 19, No. 3, 2012, pp. 253-261.
• [8] Dybała J., Lubikowski K., Rokicki K., Szulim P., Wikary M.: Thermal Analyses of Exhaust System on Combustion Engine, Journal of KONES Powertrain and Transport, vol. 19, No. 4, 2012, pp. 173-178.
• [9] Sitnik L. J., Magdziak-Tokłowicz M., Wróbel R., Kardasz P.: Vehicle Vibration in Human Health, Journal of KONES Powertrain and Transport, vol. 20, No. 4, 2013, pp. 411-418.
• [10] http://www.rmtltd.ru/products/tegenerators/ {entrance 04.03.2017}.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).