Introducción y objetivos

Los generadores termoeléctricos (TEG) ofrecen una solución tecnológica prometedora para la recuperación de calor residual [1]. Los TEG convierten el calor directamente en electricidad mediante el efecto Seebeck, lo que los hace atractivos para recuperar energía de procesos industriales.

En el artículo titulado “Thermoelectric generator efficiency: An experimental and computational approach to analysing thermoelectric generator performance” [2] realizado por los investigadores Q. Doraghi y H. Jouhara y publicado en la revista “Thermal Science and Engineering Progress” de la editorial Elsevier, se estudia esta tecnología de generador experimentalmente y mediante la modelización tridimensional (Figura 1 (a)) y simulación numérica utilizando COMSOL Multiphysics®.

Resultados y conclusiones

El estudio incluyó el análisis de la distribución de temperatura, potencial eléctrico, salida de potencia y eficiencia bajo diferentes gradientes térmicos, logrando validar los modelos computacionales con datos experimentales. Las simulaciones y los experimentos mostraron que el potencial eléctrico aumenta conforme se incrementa la diferencia de temperatura. La Figura 1 (b) muestra la distribución de potencial eléctrico, correspondientes a una temperatura de operación de 75ºC, obtenida a partir de las simulaciones numéricas llevadas a cabo con COMSOL Multiphysics®. Asimismo, se encontraron mejoras en la eficiencia con el aumento del gradiente térmico, aunque a temperaturas superiores a 70ºC se observó una leve disminución, lo que sugiere posibles límites operativos del sistema.

Figura 1. Modelo de TEG desarrollado en COMSOL Multiphysics por los autores Doraghi y H. Jouhara [2]. (a) Vista del modelo tridimensional y malla tetraédrica. (b) Distribución del potencial eléctrico obtenida en las simulaciones cuando el generador termoeléctrico funciona a una temperatura de 75ºC.

Este trabajo muestra que COMSOL Multiphysics® es una excelente herramienta para comprender y analizar en profundidad el fenómeno termoeléctrico. De este modo se promueve y acelera el desarrollo de tecnologías que permitan el aprovechamiento de fuentes de energía térmica residual y, por tanto, que contribuyen a los objetivos de desarrollo sostenible relacionados con la energía y medio ambiente.

Referencias

[1] J. He, K. Li, L. Jia, Y. Zhu, H. Zhang, J. Linghu, Advances in the applications of thermoelectric generators, Applied Thermal Engineering (2024), 10, 121813.
[2] Q. Doraghi y H. Jouhara, Thermoelectric generator efficiency: An experimental and computational approach to analysing thermoelectric generator performance (2024) 55, 102884.