The purpose of this thesis has been to determine experimentally how good a peltier element is to convert waste heat from wood burning. Three different peltier elements were used in a comparison study. The comparison was mainly done to know how much power could be obtained from each element. Even, a circuit with a step-up function has been created to give a higher output voltage than the peltier element itself. The result of the experiments was a low output power, the highest value reached 2.18W. Also, the Carnot efficiency has been calculated for the three different elements and the efficiency ranged between 14 and 33%. From the circuit a constant 3.3V output was delivered. The main conclusion of this project is that furthermore Studies are needed in the material field because the elements available at the market today have too low efficiency.

With increased deployment ofintermittent renewable energy, such aswind and solar power, energy storagebecomes necessary to help reduceproduction peaks. Thermoelectric EnergyStorage is a method still in researchphase, which stores electricity in hotwater at a temperature of 120 ° C. Thisthesis aims to examine whether theThermoelectric Energy Storage would bepossible to integrate into existingpower generation such as a combined heatand power plant, and how the technologypotentially could function in theelectricity market. ThermoelectricEnergy Storage consists of a chargingprocess and a discharging process, bothoperating by the working fluid CO2. Toincrease the efficiency of theThermoelectric Energy Storage, wasteheat from the district heating networkis integrated. A model of the Thermoelectric EnergyStorage has been developed and it wascalculated by thermodynamic propertiesof the working fluid, CO2, in thevarious process steps. Results of themodel consist of a coefficient ofperformance (COP) of the chargingprocess and an efficiency of thedischarge process. A total roundtripefficiency of the system was alsocalculated. Two cooling alternativeswere examined in the model, an opencycle and a closed cycle. The resultsshow that the most effective systemoption includes waste heat in both thecharging and discharging process. Onaverage, the mentioned system optionresulted in an overall efficiency ofabout 98 per cent for an open cycle and83 per cent for a closed cycle.

Rapporten är en utvärdering av möjligheten att generera elektrisk energi från fjärrvärme med Seebeck-effekten och görs på uppdrag av Skellefteå Kraft. Kursen är examensarbete för högskoleingenjörsexamen i Elkraftteknik, 5EL210 vid institutionen tillämpad fysik och elektronik på Umeå Universitet under vårterminen 2014.En termoelektrisk generator fungerar enligt Seebeck-effekten och genererar en elektrisk spänning som är linjär mot temperaturskillnaden mellan sina två metallytor. För att få en temperaturskillnad så krävs ett kylmedium vilket skapar ett värmeflöde från den varma energikällan till kylmediumet. Utan kylmediumet så kommer temperaturerna gå mot samma värde. Ett kylmedium kan till exempel vara snö, markgrunden eller vattenradiatorer. Eftersom en termoelektrisk generator är väldigt ineffektiv så lämpar det sig inte att använda markgrunden eller snö som kylmedium för att endast generera upp till 4% el av den tillförda värmeenergin och resten går till förluster. Av denna anledning valdes radiatorerna i villan som kylmedium för detta examensarbete.En teoretisk experimentuppställning gjordes med 16 stycken termoelektriska generatorer. Resultatet visade att värmeöverföringen genom de termoelektriska generatorerna begränsades till ca. 250W värmeenergi. Med relativt låga temperaturer så är effektiviteten endast 2% vilket genererar ca. 5W elektrisk energi.Slutsatsen är att med denna experimentuppställning så genereras inte tillräckligt med energi för att driva en cirkulationspump. Effektiviteten av de termoelektriska generatorerna är för dålig och de leder värme dåligt på grund av dess höga termiska resistans.

Thermocouples are one of the most commonly used instruments for thermometry at elevated  temperatures. As of today, there are only a few types of thermocouples that are built to withstand a temperature beyond 1600 °C,however they usually have a temperature measurement uncertainty of around 1% at these high temperatures. Beyond the 1600 °C temperature span, most high temperature thermocouples tend to drift in the measurements, causing it to output a faulty and inaccurate read of the actual temperature. This thesis explores the usage of carbon fibers as a material to be used in thermocouples, by the combination of two dissimilar carbon fibers. Polyacrylonitrile (PAN) and rayon based fibers were used up to a temperature of 200 °C, where the output voltage of the thermocouple was logged. The study shows a promising and stable linear output of the electromotive force for this type of thermocouple using commercially available carbon fibers at lower temperatures. A comparison is made between the commonly used thermocouples type K and S, results shows that the carbon thermocouple have around 21% of the thermoelectrical efficiency of that of a type K or S thermocouple at 25 °C. For the case of its functionality at higher temperatures, similar graphite material has been studied through literature and found a potential increase in the thermoelectrical stability at higher temperatures beyond 2000 °C, which show that carbon-based thermocouples are well suited for high temperature measurements. / Termoelement är ett av de mest använda instrumenten för temperaturavläsning vid upphöjda temperaturer. Idag finns det bara några få typer av termoelement som är byggda för temperaturer över 1600 ℃, däremot innehar dom vanligtvis en temperaturmätnings osäkerhet på cirka 1% vid dessa höga temperaturer. Över 1600 ℃ temperaturintervallet har de flesta högtemperatur termoelement en tendens att skifta i mätningarna vilket orsakar en felaktig och inexakt mätning av den faktiska temperaturen. Denna avhandling undersöker användningen av kolfiber som ett material för användning i termoelement, genom kombinationen av två olika grafitfibrer. Polyacrylonitrile- (PAN) och Rayon-baserade fibrer användes i en sammansatt kombination upp till en temperatur av 200 ℃, där spänningen mättes mot temperaturen. Studien visar en lovande och stabil linjär effekt av dess elektromotoriska spänning för denna typ av termoelement med kommersiellt tillgängliga kolfibrer vid lägre temperaturer. En jämförelse görs mellan de vanliga termoelementen av typ K och S vid rumstemperaturer, resultaten visar att grafittermoelementen har cirka 21% av den termoelektriska effektiviteten hos den för en typ K eller S termoelement vid 25 ℃. När det gäller dess funktionalitet vid högre temperaturer har liknande grafitmaterial studerats och funnit en potentiell ökning av den termoelektriska stabiliteten vid högre temperaturer över 2000 ℃, vilket visar att grafitbaserade termoelement gör sig väl lämpade för högtemperaturmätningar.

Energy harvesting is identified as an alternative solution for powering implantable biosensors. It can potentially enable the development of self-powered implants if the harvested energy is properly handled. This development implies that batteries, which impose many limitations, are replaced by miniature harvesting devices. Customized interface circuits are necessary to correct for differences in the voltage and power levels provided by harvesting devices from one side, and required by biosensor circuits from another. This thesis investigates the available harvesting sources within the human body, proposes various methods and techniques for designing power-efficient interfaces, and presents two CMOS implementations of such interfaces. Based on the investigation of suitable sources, this thesis focuses on glucose biofuel cells and thermoelectric harvesters, which provide appropriate performance in terms of power density and lifetime. In order to maximize the efficiency of the power transfer, this thesis undertakes the following steps. First, it performs a detailed analysis of all potential losses within the converter. Second, in relation to the performed analysis, it proposes a design methodology that aims to minimize the sum of losses and the power consumption of the control circuit. Finally, it presents multiple design techniques to further improve the overall efficiency. The combination of the proposed methods and techniques are validated by two highly efficient energy harvesting interfaces. The first implementation, a thermoelectric energy harvesting interface, is based on a single-inductor dual-output boost converter. The measurement results show that it achieves a peak efficiency of 86.6% at 30 μW. The second implementation combines the energy from two sources, glucose biofuel cell and thermoelectric harvester, to accomplish reliable multi-source harvesting. The measurements show that it achieves a peak efficiency of 89.5% when the combined input power is 66 μW. / Energiskörd har identifierats som en alternativ lösning för att driva inplanterbara biosensorer. Det kan potentiellt möjliggöra utveckling av själv-drivna inplanterbara biosensorer. Denna utveckling innebär att batterier, som sätter många begränsningar, ersätts av miniatyriserade energiskördsenheter. Anpassade gränssnittskretsar är nödvändiga för att korrigera för de skillnader i spänning och effektnivå som produceras av de energialstrande enheterna, och de som krävs av biosensorkretsarna. Denna avhandling undersöker de tillgängliga källorna för energiskörd i den mänskliga kroppen, föreslår olika metoder och tekniker för att utforma effektsnåla gränssnitt och presenterar två CMOS-implementeringar av sådana gränssnitt. Baserat på undersökningen av lämpliga energiskördskällor, fokuserar denna avhandling på glukosbiobränsleceller och termoelektriska energiskördare, som har lämpliga prestanda i termer av effektdensitet och livstid. För att maximera effektiviteten hos effektöverföringen innehåller denna avhandling följande steg. Först görs en detaljerad analys av alla potentiella förluster inom boost-omvandlare. Sedan föreslår denna avhandling en designmetodik som syftar till att maximera den totala effektiviteten och effektförbrukningen. Slutligen presenterar den flera designtekniker för att ytterligare förbättra den totala effektiviteten. Kombinationen av de föreslagna metoderna och teknikerna är varierade genom två högeffektiva lågeffekts energigränssnittskretsar. Den första inplementeringen är ett termoelektriskt energiskördsgränssnitt baserat på en induktor, med dubbla utgångsomvandlare. Mätresultaten visar att omvandlaren uppnår en maximal effektivitet av 86.6% vid 30 μW. Det andra genomförandet kombinerar energin från två källor, en glukosbiobränslecell och en termoskördare, för att åstadkomma en tillförlitlig multi-källas energiskördslösning. Mätresultaten visar att omvandlaren uppnår en maximal effektivitet av 89.5% när den kombinerade ineffekten är 66 μW. / <p>QC 20170508</p> / Mi-SoC