Marek Sidorczyk 
1, Elżbieta Niemierka 2, Piotr Jadwiszczak 2*
Afiliacje:
1 Insanit Sp. z o. o
2 Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska
* Kontakt / Correspondence: piotr.jadwiszczak@pwr.edu.pl
DOI: 10.15199/17.2025.2.5, GWiTS 2/2025, luty 2025
Pobierz PDF (Open Access)
Streszczenie:
Ogniwa TEG (generatory termoelektryczne) nadają się do lokalnego wytwarzania energii elektrycznej z ciepła sieciowego, np. w celu zasilania rozproszonych urządzeń pomiarowych na sieci ciepłowniczej. Właściwa ocena wdrożenia TEG wymaga oszacowania potencjalnych ilości generowanej energii elektrycznej oraz zmienności jej produkcji w skali roku. Przedstawiono i porównano trzy metody szacowania i oceny podaży energii elektrycznej z ogniw TEG oparte na różnych zbiorach danych: (1) teoretyczna krzywa grzewcza i teoretyczna temperatura zewnętrzna według typowego roku meteorologicznego (TT), (2) teoretyczna krzywa grzewcza rzeczywista i rzeczywista temperatura powietrza zewnętrznego (TR) oraz (3) rzeczywista temperatura wody w sieci ciepłowniczej i rzeczywista temperatura powietrza zewnętrznego (RR), dla dwóch różnych lokalizacji w obrębie jednego systemu ciepłowniczego.
Słowa kluczowe: generatory termoelektryczne, TEG, ciepłownictwo.
Abstract:
The TEG cells (thermoelectric generators) are suitable for local power generation from district heating, e.g. to supply distributed monitoring devices. The assessment of TEG implementation requires the estimation of the generated electricity and its annual variability. Three methods for estimating electricity production from TEG based on different data sets were presented and compared: (1) theoretical heating curve and ambient temperatures of a typical meteorological year (TT), (2) theoretical heating curve and real ambient air temperature (TR), and (3) real supply and return temperature and real ambient temperature (RR), for two different locations in a district heating network.
Keywords: thermoelectric generator, TEG, district heating.
Bibliografia
[1] Aliahmadi, M., Moosavi, A., Sadrhosseini, H. (2021). Multi-objective optimization of regenerative ORC system integrated with thermoelectric generators for low-temperature waste heat recovery. Energy Reports, 7, 300–313. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.12.035
[2] Behzadi, A., Arabkoohsar, A. (2020). Comparative performance assessment of a novel cogeneration solar-driven building energy system integrating with various district heating designs. Energy Conversion and Management, 220, 113101. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113101
[3] Bolhar-Nordenkampf, J., Proll, T., Hofbauer, H., Aichernig, C. (2006). Analysis of Thermoelectric Generators Replacing Low Temperature Heat Exchangers in the Biomass CHP Plant Gussing. Proceedings of the ASME 8th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, 4: Fatigue and Fracture, Heat Transfer, Internal Combustion Engines, Manufacturing, and Technology and Society, 305–313. https://doi.org/10.1115/ESDA2006-95475
[4] Chen, M., Lund, H., Rosendahl, L. A., Condra, T. J. (2010). Energy efficiency analysis and impact evaluation of the application of thermoelectric power cycle to today’s CHP systems. Applied Energy, 87(4), 1231–1238. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.06.009
[5] Khanmohammadi, S., Kizilkan, O., Musharavati, F. (2022). Comparative analyses of a novel solar tower assisted multi-generation system with re-compression CO₂ power cycle, thermoelectric generator, and hydrogen production unit. International Journal of Hydrogen Energy, 47(62), 25984–25999. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.04.082
[6] Lachman, P., Djaków, P. (2021). Zmiany klimatu i ich wpływ na projektowanie instalacji c.o. z pompami ciepła w budynkach. PORT PC: Kraków.
[7] Lan, Y., Lu, J., Wang, S. (2024). An experimental study on the performance of TEGs using uniform flow distribution heat exchanger for low-grade thermal energy recovery. Energy, 292, 130506. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.130506
[8] Miao, Z., Meng, X., Liu, L. (2022). Analyzing and optimizing the power generation performance of thermoelectric generators based on an industrial environment. Journal of Power Sources, 541, 231699. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231699
[9] Miao, Z., Meng, X., Li, X. (2023). Design a high-performance thermoelectric generator by analyzing industrial heat transfer. Applied Energy, 347, 121403. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.121403
[10] Narowski, P. (2022). Nowe typowe lata meteorologiczne dla Polski. Rynek Instalacyjny, 11, 32–36.
[11] Narowski, P. (2020). Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego i strefy klimatyczne Polski do obliczania mocy w systemach chłodzenia, wentylacji i klimatyzacji budynków. Instal, 12, 21–30. https://doi.org/10.36119/15.2020.12.3
[12] Ramadhani, F., Hussain, M. A., Mokhlis, H., Illias, H. A. (2020). Optimal heat recovery using photovoltaic thermal and thermoelectric generator for solid oxide fuel cell-based polygeneration system: Techno-economic and environmental assessments. Applied Thermal Engineering, 181, 116015. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.116015
[13] Sidorczyk, M. (2016). Wykorzystanie ciepła do lokalnego wytwarzania energii pomocniczej dla systemów cieplnych. Rozprawa doktorska, Politechnika Wrocławska.
[14] Sidorczyk, M., Jadwiszczak, P. (2018). Wykorzystanie generatorów termoelektrycznych do lokalnego wytwarzania energii pomocniczej w systemach cieplnych. Rynek Instalacyjny, 7–8, 59–64.
[15] Sidorczyk, M., Niemierka, E., Jadwiszczak, P. (2024). Generatory termoelektryczne do lokalnego zasilania urządzeń pomiarowych w komorach ciepłowniczych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 7–8, 21–27. https://doi.org/10.15199/17.2024.8.5
[16] Statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków. Otwarte Dane – Serwis Rzeczypospolitej Polskiej. https://dane.gov.pl/pl/dataset/797/typowe-lata-meteorologiczne-i-statystyczne-dane-klimatyczne-dla-obszaru-polski-do-obliczen-energetycznych-budynkow
[17] Wang, J., Wu, J. Y., Zheng, C. (2014). Simulation and evaluation of a CCHP system with exhaust gas deep-recovery and thermoelectric generator. Energy Conversion and Management, 86, 992–1000. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.06.036
[18] Yang, W., Xie, H., Sun, L., Ju, C., Li, B., Li, C., Zhang, H., Liu, H. (2021). An experimental investigation on the performance of TEGs with a compact heat exchanger design towards low-grade thermal energy recovery. Applied Thermal Engineering, 194, 117119. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117119