Wärmeübertragung im Thermogenerator

Kevin Krase · Gast

Hallo zusammen,

hier erstmal die Aufgabe um die es sich dreht:

"Einen Thermogenerator kann man im Prinzip auch betreiben, wenn kein warmes Wasser, sondern kaltes Wasser oder Eis zur Verfügung steht. Von wo nach wo wird Wärme übertragen? Was kannst du über den Wert der übertragenen thermischen Energie aussagen?"

Bisher habe ich noch keine Idee, wie ein Thermogenerator mit "kälte" arbeiten soll. Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Grüße Kevin Wink

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Ich weis zwar nicht genau wie der Thermogenerator funktioniert den du beschreibst,
aber ich würde mal darauf tippen das er irgendwie mit dem Temperaturunterschied von "Stoff A" zu "Stoff B" arbeitet.
Demnach kannst du auch mit kalten Stoffen arbeiten, solange du einen Temperaturunterschied hast.

genaueres kann ich dir auch net sagen.

Felix · Anmeldungsdatum: 19.07.2006 Beiträge: 4 Wohnort: Berlin

Hallo kevin !
Sieh doch mal nach unter: http://seebeck-elemente.de.
Habe mir dort 4 TEGs kommen lassen und die Warmseite mit einem selbstgebauten Sonnen-Röhrenkollektor (80x80cm) verbunden. Temperaturdifferenz ist immer etwa bei 40 bis 60 Grad C zum Grundwasser. Das bringt 8 Watt mit den Thermogeneratoren.

Gruss, Felix

dachdecker2

Ich kenne diese Bauteile als Peltier-Elemente (Peltier- und Seebeckeffekt beschreiben das gleiche Phenomän, nur in verschiedene Richtungen: Seebeckeffekt: Themperaturunterschied zw. Lötstellen -> Spannungsdifferenz bzw. Peltiereffekt: Stromfluss durch Lötstelle -> Temperaturänderung der Lötstelle).

Ein Thermogenerator ist eine Maschine, die aus einem Wärmestrom eine elektrische Leistung auskoppeln kann. Wichtig ist nur der Wärmestrom, die Temperatur ist nicht sehr bedeutend, da in Peltierelementen keine Bewegten Teile enthalten sind, die Beeinträchtigt werden können. Die Temperatur muss nur unter 150 °C (je nach Material) bleiben.

Felix · Anmeldungsdatum: 19.07.2006 Beiträge: 4 Wohnort: Berlin

Hallo zusammen,
Kann mir mal jemand eine Frage beantworten: Ein Stirlingmotor, sagt man hat einen Wirkungsgrad von über 80 %. Beispiel:
http://www.guette-feinwerktechnik.de/html/gt02.html. Aber ich habe mal einen Thermogenerator (kein billiges Peltierelement) auf einen Kupferblock mit Lamellenwärmetauscher gestellt und mit einem genau angepaßten Motor versehen (6,7 Ohm, wie der Thermogenerator) und das Flügelrad von einem 92 mm Fan drangebaut. Dreht sich auch schon mit Handwärme beträchtlich bei einem Temperaturunterschied von nur 10 Grad, auf einer heißen Kaffetasse macht er richtig Wind. Das hieße ja, der Thermogenerator hat auch einen so hohen Wirkungsgrad wie der Stirling? Man sagt doch aber TEGs haben nur einen Wirkungsgrad von 3-5 Prozent?
Kann mir da jemand helfen?
Gruß, Felix

goa · Anmeldungsdatum: 09.05.2006 Beiträge: 75

Felix · Anmeldungsdatum: 19.07.2006 Beiträge: 4 Wohnort: Berlin

Also ich meine das so: Wenn ich den Handwärmestirling auf eine Tasse Kaffee stelle und auf die selbe Tasse den Lüfter mit dem Thermogenerator, dann habe ich eindeutig (dazu genügt einfache Beobachtung) mit dem Thermogenerator mehr Wärmeenergie aus der Tasse im Bewegungsenergie umgesetzt. Der Handwärmestirling entwickelt nur seht wenig Kraft und Geschwindigkeit, kaum ausreichend einen größeren Ventilator anzutreiben. Aber ist ist der beste Handwärmestirling, den man derzeit kaufen kann.

Ausgerechnet habe ich die umgesetzte Energie das natürlich nicht. Beim Thermogenerator könnte ich das, beim Stirling bin ich überfordert. (Müsste Drehmoment messen) Also kann ich auch keinen rechnerischen Vergleich anstellen.
Aber unbestritten ist doch, daß ein Stirling den weit besseren Wirkungsgrad haben sollte? http://www.energie.ch/themen/haustechnik/stirling/ hier behauptet jemand sogar einen Stirlingwirkungsgrad von 90 %. Und trotzdem macht mit der Thermogenerator (obwohl durch den Motor hier noch eine Energieumwandlung mit Verlusten stattfindet) erheblich mehr Energie. Das ist die reine empirische Schlussfolgerung.
Gruß, Felix

Felix · Anmeldungsdatum: 19.07.2006 Beiträge: 4 Wohnort: Berlin

Oh, Pardon für die Tippfehler !

Gruß, Felix

goa · Anmeldungsdatum: 09.05.2006 Beiträge: 75

Ok 2 Anmerkungen:

1. Die Tatsache dass dein Thermogenerator eine grössere Leistung entwickelt heisst noch lange nicht dass sein Wirkungsgrad auch höher ist.
Der Wirkungsgrad errechnet sich als Quotient aus erzeugter (elektrischer) Leistung, und Wärmefluss von der warmen zur kalten Quelle. Da du vermutlich den Wärmestrom nicht kennst, ist es also durchaus möglich, dass dein Thermoelement trotz höherer erzeugter Leistung einen kleineren Wirkungsgrad hat.

2. Ich hab mir das mal durchgelesen, bin mir aber nicht sicher was genau die 90% aussagen sollen. Ich vermute dass das das Verhältnis von erzieltem Wirkungsgrad zu Carnot-Wirkungsgrad ist, und nicht der Gesamtwirkungsgrad.

dachdecker2

Ein Freund von mir hat neulich in seiner Firma den Wirkungsgrad eines Peltierelements ermittelt - er kam auf etwa 4%. Er hat einen definierten Wärmestrom durch das Element geleitet und die Elektrische Leistung am Ausgang gemessen. Diese 4% lagen dabei deutlich hinter der Herstellerangabe von (ich bin nicht mehr ganz sicher) 15 oder 20%.

@Felix: Du kannst das Drehmoment natürlich mit teuerer Messtechnik direkt messen. Wenn du keine Kohle dafür hast, nimmst du den Lüfter, der schon am Stirling dran ist, und misst die Drehzahl. Aus der Lüfterkennlinie (M-n-Kennlinie) kannst du dann das Drehmoment auslesen. Die Leistung P ist dann M*n.

80x80 cm schwarze Fläche, gut ausgerichtet und bei gutem Sonnenschein sollten dir eine Leistung von etwa 640 W einfangen (allerdings nicht nur Wärme, da ist auch Licht und UV-Strahlung dabei). Einiges geht duch die Wärmeabgabe an die Luft und durch Übertragungsverluste verloren. Wenn man mit 4 % Wirkungsgrad rechnet, geht ein Wärmestrom von 200 W durch das Thermoelement. Sind doch schön plausible Werte, oder?