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Forum: Offtopic Energie-Rückgewinnungs-Turbine


Autor: Stefan Helmert (Gast)
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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)?

Autor: Power (Gast)
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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! :-)

Autor: YAG (Gast)
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30% von 200W sind immerhin 60W, rechne das mal aufs Jahr hoch.

Autor: Power (Gast)
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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. ;)

Autor: Baschtel (Gast)
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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.

Autor: Power (Gast)
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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.

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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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?

Autor: Sebba (Gast)
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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

Autor: Power (Gast)
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@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.

Autor: Mike (Gast)
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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

Autor: Power (Gast)
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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.

Autor: Power (Gast)
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Ups, ich vergaß die 80MW Eigenbedarf abzuziehen, macht also 35.6%.

Autor: Mike (Gast)
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@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

Autor: Power (Gast)
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@ Mike:
So isses!

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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Ich hab mal gelesen, dass jetzt Prozessoren entwickelt werden die bis 
550°C aushalten sollen. Die sind auf Kohlenstoffbasis, statt Silizium.

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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Das mit p = (TH-TK)/TH habe ich gar nicht gewusst, obwohl es in 
wikipedia steht (gerade gesehen).

Autor: Netbird (Gast)
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@Stefan
Das ist einer der Gründe, warum ein Dieselmotor einen höheren 
Wirkungsgrad als ein Benzinmotor hat.

Autor: Power (Gast)
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@ Netbird:
Nicht ganz. Diesel hat einen höheren Brennwert, kann also mehr Energie 
freisetzen als Benzin. Das hat nichts mit gespeicherter Wärmemenge zu 
tun.

Autor: Basstler (Gast)
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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....

Autor: Marco S (Gast)
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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.

Autor: Netbird (Gast)
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@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

Autor: Dantor (Gast)
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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.

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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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!

Autor: Timo (Gast)
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>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.

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
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Fragt sich halt wie lange der 150° mitmacht :P
IMO haben Pentiumprozessoren eine "Notabschaltung" bei 100° integriert.

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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Wie viel hält denn der Pentium M aus?

Autor: Kim Nagel (kim)
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>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....

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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ich dachte wir reden von der kerntemp. - das ist doch auch die, die 
CPUCooL anzeigt, oder?

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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Autor: Power (Gast)
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@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

Autor: sb (Gast)
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kennt ihr den?
http://www.hood.de/auction/29052450/ultra-niedrigt...

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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