Hallo, ich habe eine Idee. Man könnte doch den Prozessor und andere Bauelemente, die viel Wärme erzeugen mit einer Art Dampfmaschine oder Stirlingmotor kühlen. Das wäre dann das gleiche Prinzip, wie im Kohlekraftwerk, wo die Hitze der Kohlen die Dampfturbine antreiben. Die mechanische Energie wird dann zusätzlich zur Versorgung dieses Computers verwendet. Damit könnte man einen großen Teil an elektrischer Energie einsparen. Ich habe mal gelesen es sei bei einer Großrechenanlage versucht worden. Was würde so eine Turbine für den normalen PC kosten? Ist es sinnvoll (z. B. bei Servern)?
Das mit dem Dampf war ja wohl nicht ernst gemeint, oder? Wenn's gut läuft kriegst du einen Wirkungsgrad von ca. 30% hin, bei dem bischen Abwärme, die der PC produziert (so um die 150 .. 200W) kommt da nicht mehr viel an. Außerdem brauchst du einen Kondensator (Unterdruck) und eine Kühlung (Die Kühltürme der Kraftwerke wohl übersehen?). Also hast du einen Wasserverbrauch, der die eingespielten Stromkosten bei Weitem wieder auffressen! Falls du es aber hinbekommst: SOFORT patentieren lassen! :-)
OK, 60Wh * 8760(h/Jahr) = 525.6kWh 525.6kWh * 0.27€ (ca. Preis f. kWh) = 141.91€ pro Jahr. Nun noch das Kühlwasser dagegenrechnen, dann weißt du was hängenbleibt. Anschaffung von diversen Gerätschaften: wohl einige tausend €, Instandhaltung rechnen wir mal mit 500€ im Jahr. ;)
Nur leider, leider wird die Wärme nicht an einem Punkt frei... GraKa, Proz, Netzteil... Beim "Einfangen" der Energie geht jetzt spätestens der Wirkungsgrad sowas von in die Knie. Da ist das Einsparen der Energie im Vorfeld wesentlich einfacher.
Was durchaus Sinnmacht (und auch praktiziert wird) ist die Wärmerückgewinnung aus der Abluft der Lüftung / Klimaanlage. In Räumen mit viel Elektrogeräten (Leitstände, Überwachungsräume ..) wird die Luft mit einer extra Absaugung direkt von den Geräten abgezogen, um die Raumlüftung nicht zu 'verwirren'. Diese Abluft wärmt (wenn gefordert) über einen Rekuperativ-Wärmetauscher die Zuluft wieder auf.
Kann man da nicht einfache preisgünstige Miniturbinen mit Dynamo herstellen, die durch Expansion der Luft arbeiten? und wie ein Handelsübliches Lüfteraggregat auf den Prozessor geklippt werden? eben als billige Massenware für 30 € pro Stück?
Euch ist aber schon klar das jede Nutzung der Wärme zur Folge hat dass sie schlechter abgeleitet wird, oder? Das Prinzip ist ja die Wärme zu stauen um sie dann wie auch immer gezielt zu nutzen - und das ist auf jeden Fall weniger Effektiv als irgendetwas direkt zu kühlen - und das is ja meist recht wichtig bei Elektronikkomponenten (Klar dass man das natürlich bis zu nem gewissen Grad trotzdem machen kann) Grüße, der Sebba
@Stefan: Du kannst ja mal einen handelsüblichen CPU-Wasserkühler für PCs umbauen und testen was du da an Energie 'rauskriegst. Du wirst enttäuscht sein. Die temperatur recht nicht zum Verdampfen von Wasser, falls doch ist die CPU schnell tot! Außerdem Brauchst du ja deutlich über 100°C, also musst du mit dem Druck hochgehen, sonst geht da gar nix! Eine Turbine in der Größe zu kriegen halte ich für aussichtslos, diese mit brauchbarem Wirkungsgrad herzustellen wird viel zu teuer. Welche Spannung willst du eigentlich erzeugen 5V/12V DC oder 220 AC? Inselbetrieb oder Parallelbetrieb? Dann braucht's auch noch eine Synchronisation. Also ich find die Idee mit der Abwärme Strom zu erzeugen unsinnig und nicht machbar. Die Wärme zu nutzen um etwas Anderes anzuwärmen ist durchaus nicht unsinnig.
Leider ist ein Wirkungsgrad von 30% aus physikalischen Gründen nicht möglich. Nach den Gesetzen der Thermodynamik beträgt der maximl mögliche Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine p = (TH-TK)/TH, wobei TH und TK die Temperaturen (in Kelvin!) der heissen bzw. kalten Seite sind. Nehmen wir mal TH= 60°C und TK =25°C an, was 333 bzw. 298 Kelvin entspricht, ergibt sich ein Wirkungsgrad von p = 0.105, d.h. 10%, falls die Energieumwandlung ideal verlaufen sollte. Die restlichen 90% können nicht verwertet werden und müssen an die Umgebung als Wärme abgegeben werden (deshalb haben Kraftwerke auch diese grossen Kühltürme). Eine reale Maschine dieser Grösse dürfte aber wohl nur die Hälfte davon erreichen. Insbesondere die Abfuhr der Wärme würde einen entsprechend leistungsfähigen Lüfter erfordern. Mit viel Glück könnte die recycelte Energie gerade zum Betrieb des letzteren ausreichen. Gruss Mike
Das mit den 10% ist nicht ganz richtig. Ich arbeite in einem Kraftwerk, thermische Leistung 3850MW, elektrische Leistung 1450MW. Ergibt einen Wirkungsgrad von 37.7%. Da ist natürlich optimiert was geht und ist in diesen Dimensionen besser zu handeln.
Ups, ich vergaß die 80MW Eigenbedarf abzuziehen, macht also 35.6%.
@Power Der Unterschied zum Kraftwerk ist, dass die Temperatur des heissen Reservoirs sehr viel höher liegt, z.B. ca. 325C bei einem Atomkraftwerk (beim Kohle- bzw. Gaskraftwerk dürfte sie noch höher liegen). Damit komme ich auf einen Idealwirkungsgrad von ca. 50%. Nach Abzug von Verlusten, Eigenbedarf etc. bleiben dann die erwähnten 35.6%. Wenn der Prozessor aber mal 325C heiss geworden ist, dürfte es um den Rechner wohl geschehen sein... Kurzum: Je geringer die Temperaturdifferenz, desto schlechter der Wirkungsgrad. Gruss Mike
Ich hab mal gelesen, dass jetzt Prozessoren entwickelt werden die bis 550°C aushalten sollen. Die sind auf Kohlenstoffbasis, statt Silizium.
Das mit p = (TH-TK)/TH habe ich gar nicht gewusst, obwohl es in wikipedia steht (gerade gesehen).
@Stefan Das ist einer der Gründe, warum ein Dieselmotor einen höheren Wirkungsgrad als ein Benzinmotor hat.
@ Netbird: Nicht ganz. Diesel hat einen höheren Brennwert, kann also mehr Energie freisetzen als Benzin. Das hat nichts mit gespeicherter Wärmemenge zu tun.
Vom Prinzip her, könnte man ein Peltierelement "rückwärts" benutzen. Wenn man es schafft eine Temperaturdifferenz auf beiden Seiten einzustellen, kann man aus ihr Strom ziehen. Jetzt aber nicht über den Wirkungsgrad oder die Realisierung diskutieren ;-) Viel Spass noch....
Warum nicht anders? Man stelle sich mehrere m^3 Kühlwasser (reines Leitungswasser) neben den PC. Wenn diese Menge warm genug ist, geht man halt Duschen, tut aufwaschen damit, ... . Wenns alle ist, neues "Kühlwasser" rein.
@Power
>Diesel hat einen höheren Brennwert, kann also mehr Energie
freisetzen als Benzin.
Das ist ein anderes Problem als die Wirkungsgradberechnung:
Wirkungsgrad sagt etwas darüber aus, wie viel Energie aus der
eingesetzten Energie (Wärme, entspricht 100%) in die "Wunsch"energieform
(Bewegungsenergie, ...%) umgesetzt wird, ist also eine relative Angabe.
Entscheidend ist, dass die Temperatur im Verbrennungsraum des Diesels
wegen der Selbstzündung höher ist als die von Benzin und deshalb sich
ein höherer Wirkungsgrad ergibt.
MfG
Am ehesten reasilierbar halte ich das ganze in großen Serverräumen, bei denen die Verlustleistung alleine durch die Server mehrere (zig-)Kilowatt beträgt. Dann Energetisch sinnlose an der Sache ist nämlich die Klimaanlage. Man wendet Energie auf, um nutzlose Energie wieder loszuwerden. Man müsste alle Server mit Wasser kühlen und das warme Wasser zum Heizen von anderen Räumen verwenden. Wasserkühlung deshalb, weil es weniger aufwendig ist, warmes Wasser aus einem Raum zu führen als warme Luft.
Das mit dem Peltierelement hab ich schon getestet. Die liefern wirklich sehr wenig Strom und Spannung bei großen Temperaturdifferenzen. Ich hatte auch mal die Idee ein Casemodding zu machen. unten am PC ein CD-Laufwerk, auf dessen Einschub man die Kaffetasse stellt. Oben ein Rohr, wo das heiße Kühlwasser der Wasserkühlung rauskommt und dazwischen noch den Kaffefilter mit Kaffepulver :-) Warum hält ein Pentium 4 eigendlich nur 70°C aus? Jeder PIC macht locker 125°C bis 150°C mit!
>Warum hält ein Pentium 4 eigendlich nur 70°C aus? Jeder PIC macht >locker 125°C bis 150°C mit! Vollkommen unterschiedliche Komplexität? Der Pic wird wohl nicht im 90 nm Prozess gefertigt.
Fragt sich halt wie lange der 150° mitmacht :P IMO haben Pentiumprozessoren eine "Notabschaltung" bei 100° integriert.
>Warum hält ein Pentium 4 eigendlich nur 70°C aus? Jeder PIC macht >locker 125°C bis 150°C mit! Naja ich würd ma sagen en Pentium hat en "paar" schichten mehr als en PIC und ihr sprecht ja alle nur von Oberflächen temperatur die Temp. auf die es ankommt ist immer noch die Kerntemp. und die wird bestimmt an die 100°C liegen Kann man auch daran erkennen das immer ein Loch im durchgebrannten Prozessoren zu finden ist und nicht nur eine schwarze Oberfläche :) Im allgemeinen ist bei 150°C Kerntemp. Schluss (zumidest in der Leistungselektonik) da wird die Sperrschicht einfach zu schwach....
ich dachte wir reden von der kerntemp. - das ist doch auch die, die CPUCooL anzeigt, oder?
@Stefan: habe ich das im Video richtig gesehen? Hat das Teil die Tischplatte durchgehauen? War nicht richtig zu erkennen! Darum nennt man Hobbyelektroniker auch 'Tischfeuerwerker'! :D
kennt ihr den? http://www.hood.de/auction/29052450/ultra-niedrigtemperatur-stirlingmotor-k-dampfmaschine.htm wenn man eine seite mit Waser kuehlt und die andere auf ne Kupferplatte auf dem CPU stellt geht der bestimmt richtig ab. Fuer nen Luefter am Netzgeraet wuerde er bestimmt reichen. Leider extrem teuer.
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