Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
- Ersteller D.I.Y
- Erstellt am
Compucase
Product Manager COUGAR
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Eine sehr schöne Frage. Wir haben ja in einem anderen Thread festgestellt - 100% effiziente Netzteile aller Art gibt es nicht und es entsteht immer ein Energieverlust in Form von Wärme. Ich habe mich gerade mal durch die Weiten der Physik gewühlt und etwas interessantes gefunden.
Eine Gegenfrage an alle Physikstudenten, Physiker und allen anderen Physikinteressierten.
Wie verhält sich diese Situation in einem Vakuum? Kann eine 100%ige Effizienz in einem Vakuum erreicht werden? Denn Luft zum Erwärmen, also zum aufnehmen der abgegeben Energie, ist ja nicht da.
Ich bin sehr auf die Antworten gespannt
Eine sehr schöne Frage. Wir haben ja in einem anderen Thread festgestellt - 100% effiziente Netzteile aller Art gibt es nicht und es entsteht immer ein Energieverlust in Form von Wärme. Ich habe mich gerade mal durch die Weiten der Physik gewühlt und etwas interessantes gefunden.
Eine Gegenfrage an alle Physikstudenten, Physiker und allen anderen Physikinteressierten.
Wie verhält sich diese Situation in einem Vakuum? Kann eine 100%ige Effizienz in einem Vakuum erreicht werden? Denn Luft zum Erwärmen, also zum aufnehmen der abgegeben Energie, ist ja nicht da.
Ich bin sehr auf die Antworten gespannt
Schnitzel
PCGHX-HWbot-Member (m/w)
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Ich bin zwar kein Physiker sondern nur Ex-Hauptschüler,aber ich sage mal es gibt keine 100%ige Effizienz,
auch nicht im Vakuum.
Es gibt überhaupt keine Verlustfreie Übertragung von Strom,noch Nichtmals ein Supraleiter kann das.
Zitat aus Wikipedia:
Zwar unmessbar klein,aber doch vorhanden.
Außerdem würdet ihr denke ich ziemliche Probleme bekommen ein NT mit Supraleitern und einer Effizienz von 99,9%
zu einem Straßenpreis von sagen wir mal 100€ zu bauen.
Ich bin zwar kein Physiker sondern nur Ex-Hauptschüler,aber ich sage mal es gibt keine 100%ige Effizienz,
auch nicht im Vakuum.
Es gibt überhaupt keine Verlustfreie Übertragung von Strom,noch Nichtmals ein Supraleiter kann das.
Zitat aus Wikipedia:
Zwar unmessbar klein,aber doch vorhanden.
Außerdem würdet ihr denke ich ziemliche Probleme bekommen ein NT mit Supraleitern und einer Effizienz von 99,9%
zu einem Straßenpreis von sagen wir mal 100€ zu bauen.
ruyven_macaran
Trockeneisprofi (m/w)
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Im Vakuum kann die Energie in Form von Wärmestrahlung abgegeben werden. Das funktioniert zwar schlechter, aber wenn die Wärmeenergie schlechter abgegeben wird, steigt die Effizienz eines Halbleiters ja nicht - sondern sie sinkt i.d.R. noch. In dem Fall solange, bis er so heiß ist ("glüht"), dass die Wärmestrahlung zum Ausgleich der Energiebilanz ausreicht.
Für eine 100%ige Effizienz wäre ein 0 Wiederstand in allen Bauteilen erforderlich - wie von Schnitzel erwähnt: Das ist nicht zu erreichen.
Interessanter wäre die Frage, ob man die Effizienz mit konventionellen Mitteln (wann gibts endlich Supraleitung bei Raumtemperatur?) soweit steigern kann, dass die beschränkte Wärmeabfuhr über das Gehäuse ausreicht?
Und: Wäre so ein Netzteil dann vielleicht ab einem gewissen Punkt wieder günstiger, da man sich die Kühlkörper sparen kann, das aufwendige Strömungsdesign im inneren, die Komponenten nach dem Wegfall des Lüfters mehr Platz einnehmen können,...?
Eine Gegenfrage an alle Physikstudenten, Physiker und allen anderen Physikinteressierten.
Wie verhält sich diese Situation in einem Vakuum? Kann eine 100%ige Effizienz in einem Vakuum erreicht werden? Denn Luft zum Erwärmen, also zum aufnehmen der abgegeben Energie, ist ja nicht da.
Ich bin sehr auf die Antworten gespannt
Im Vakuum kann die Energie in Form von Wärmestrahlung abgegeben werden. Das funktioniert zwar schlechter, aber wenn die Wärmeenergie schlechter abgegeben wird, steigt die Effizienz eines Halbleiters ja nicht - sondern sie sinkt i.d.R. noch. In dem Fall solange, bis er so heiß ist ("glüht"), dass die Wärmestrahlung zum Ausgleich der Energiebilanz ausreicht.
Für eine 100%ige Effizienz wäre ein 0 Wiederstand in allen Bauteilen erforderlich - wie von Schnitzel erwähnt: Das ist nicht zu erreichen.
Interessanter wäre die Frage, ob man die Effizienz mit konventionellen Mitteln (wann gibts endlich Supraleitung bei Raumtemperatur?) soweit steigern kann, dass die beschränkte Wärmeabfuhr über das Gehäuse ausreicht?
Und: Wäre so ein Netzteil dann vielleicht ab einem gewissen Punkt wieder günstiger, da man sich die Kühlkörper sparen kann, das aufwendige Strömungsdesign im inneren, die Komponenten nach dem Wegfall des Lüfters mehr Platz einnehmen können,...?
Rain_in_may84
PCGHX-HWbot-Member (m/w)
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Wie die anderen schon sagten, es ist auch und v.A. im Vakuum nicht möglich den Wirkungsgrad auf 100% zu hieven. Den Grund hat auch ruyven_macaran genannt, es fehlt dann nämlich das Medium welches Wärme von dem NT aufnehmen kann. Und die Wärme würde trotzdem weiter vom Netzteil erzeugt werden.
Wie schon beschrieben, der Wärmestrom (Q/s) von den Netzteilkomponenten bleibt konstant, die Kühlung wird schlechter (weniger Q/s kann abgegeben werden) dadurch steigt zwangsläufig die Netzteiltemperatur und der Wirkungsgrad wird gar schlechter denn besser
Man bekämpft mit dem Vakuum ja nicht die Ursache der Wärmeentstehung (das ist ja wie oben genannt wurde der el. Widerstand im Netzteil) sondern nur eine Form des Energie(ab)transportes, welche im Form des Wärmeübergangs (Gehäuse-Luft) sogar besser bzw. effizienter ist als Wärmestrahlung. Eine Maßnahme die wie ruyven_macaran beschrieben sogar kontraproduktiv ist.
btw. im Kraftwerk wird der Generator (irgendwas mit über 98% Wirkungsgrad) auch gekühlt (meistens mit Luft oder Wasserstoff), ein Vakuum könnte man da auch erzeugen aber der Wirkungsgrad würde darunter leiden, genauso wie die Lebenserwartung.
Um die Effizienz von Schaltnetzteilen weiter zu steigern müsste man den el. Widerstand der einzelnen Komponenten senken, sowie Halbleiter suchen die nicht erst bei 0,7 Volt anfangen zu leiten (das verursacht beim Gleichrichten imo auch Verluste).
Eine weiter Maßnahme könnte die Absenkung der Temperatur mit sich bringen. Ihr habt doch sicherlich die Möglichkeit bei Compucase ein Netzteil zu modden und mit Trockeneis oder mit flüssigen Stickstoff zu kühlen und das relativ günstig und schnell zu realisieren. Das wäre mal ein interessante Experiment. Da könnt ihr dann doch mal eine kleine Messreihe durchführen und mit Luftkühlung vergleichen (das wäre doch ein Thread oder Video wert).
MFG
Eine Gegenfrage an alle Physikstudenten, Physiker und allen anderen Physikinteressierten.
Wie verhält sich diese Situation in einem Vakuum? Kann eine 100%ige Effizienz in einem Vakuum erreicht werden? Denn Luft zum Erwärmen, also zum aufnehmen der abgegeben Energie, ist ja nicht da.
Ich bin sehr auf die Antworten gespannt
Wie die anderen schon sagten, es ist auch und v.A. im Vakuum nicht möglich den Wirkungsgrad auf 100% zu hieven. Den Grund hat auch ruyven_macaran genannt, es fehlt dann nämlich das Medium welches Wärme von dem NT aufnehmen kann. Und die Wärme würde trotzdem weiter vom Netzteil erzeugt werden.
Wie schon beschrieben, der Wärmestrom (Q/s) von den Netzteilkomponenten bleibt konstant, die Kühlung wird schlechter (weniger Q/s kann abgegeben werden) dadurch steigt zwangsläufig die Netzteiltemperatur und der Wirkungsgrad wird gar schlechter denn besser
Man bekämpft mit dem Vakuum ja nicht die Ursache der Wärmeentstehung (das ist ja wie oben genannt wurde der el. Widerstand im Netzteil) sondern nur eine Form des Energie(ab)transportes, welche im Form des Wärmeübergangs (Gehäuse-Luft) sogar besser bzw. effizienter ist als Wärmestrahlung. Eine Maßnahme die wie ruyven_macaran beschrieben sogar kontraproduktiv ist.
btw. im Kraftwerk wird der Generator (irgendwas mit über 98% Wirkungsgrad) auch gekühlt (meistens mit Luft oder Wasserstoff), ein Vakuum könnte man da auch erzeugen aber der Wirkungsgrad würde darunter leiden, genauso wie die Lebenserwartung.
Um die Effizienz von Schaltnetzteilen weiter zu steigern müsste man den el. Widerstand der einzelnen Komponenten senken, sowie Halbleiter suchen die nicht erst bei 0,7 Volt anfangen zu leiten (das verursacht beim Gleichrichten imo auch Verluste).
Eine weiter Maßnahme könnte die Absenkung der Temperatur mit sich bringen. Ihr habt doch sicherlich die Möglichkeit bei Compucase ein Netzteil zu modden und mit Trockeneis oder mit flüssigen Stickstoff zu kühlen und das relativ günstig und schnell zu realisieren. Das wäre mal ein interessante Experiment. Da könnt ihr dann doch mal eine kleine Messreihe durchführen und mit Luftkühlung vergleichen (das wäre doch ein Thread oder Video wert).
MFG
KTMDoki
Software-Overclocker(in)
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Welche Kraftwerke meinst du? Wasserkraftwerke mit Francis-Turbine oder Pelton-Turbine?
Die 98% werden niemals erreicht... Ich konstruiere (Modelliere mit kleineren Berechnungen) Wasserkraftgeneratoren für die Elin (Österreich, jetzt VA-Tech Hydro) und die haben meist einen Wirkungsgrad von etwa 85%...
Und diese Generatoren brauchen immense Lüfter die direkt auf der Welle angebracht werden und die Luft zirkulieren lassen... die haben so einen Durchmesser von etwa 5 Meter (Radiallüfter, d.h. du Schaufeln selbst sind am Rand montiert und sind etwa 50cm lang und der Generator liefert ca. 40000 MVA)
Welche Kraftwerke meinst du? Wasserkraftwerke mit Francis-Turbine oder Pelton-Turbine?
Die 98% werden niemals erreicht... Ich konstruiere (Modelliere mit kleineren Berechnungen) Wasserkraftgeneratoren für die Elin (Österreich, jetzt VA-Tech Hydro) und die haben meist einen Wirkungsgrad von etwa 85%...
Und diese Generatoren brauchen immense Lüfter die direkt auf der Welle angebracht werden und die Luft zirkulieren lassen... die haben so einen Durchmesser von etwa 5 Meter (Radiallüfter, d.h. du Schaufeln selbst sind am Rand montiert und sind etwa 50cm lang und der Generator liefert ca. 40000 MVA)
Rain_in_may84
PCGHX-HWbot-Member (m/w)
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
weder noch und auch keine Kaplan-Turbine
Nein im Ernst ich hab mich auf gefeurte und spaltende Kraftwerke (Kohle, Gas, Atom...) bezogen (sorry, dass ich es nicht hingeschrieben habe).
so back to topic
mir ist aufgefallen, dass die eigentliche Eingangsfrage noch nicht beantwortet wurde.
Die Antwort lautet: nein, es gäbe keine Abwärme mehr, da die Gesamte elektrische Energie elektrische Energie bleibt und in Nichts anderes (z.B. Wärmeenergie) umgewandelt würde (Satz der Energieerhaltung )
MFG
weder noch und auch keine Kaplan-Turbine
Nein im Ernst ich hab mich auf gefeurte und spaltende Kraftwerke (Kohle, Gas, Atom...) bezogen (sorry, dass ich es nicht hingeschrieben habe).
so back to topic
mir ist aufgefallen, dass die eigentliche Eingangsfrage noch nicht beantwortet wurde.
Die Antwort lautet: nein, es gäbe keine Abwärme mehr, da die Gesamte elektrische Energie elektrische Energie bleibt und in Nichts anderes (z.B. Wärmeenergie) umgewandelt würde (Satz der Energieerhaltung
) MFG
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Einen Wirkungsgrad von 1 oder Effizenz = 1, käme dem Perpetuum Mobile gleich. D.h. Das Netzteil könnte sich selbst mit Energie versorgen. Froh wäre jener der dies erfände. Die Energiesorgen unserer Gesellschaft wäre mit einem Schlag verflogen. Auf dem Markt käme jedoch solch ein Gerät nie, da die Mineralöelkonzerne, Energieversorger dies still und heimlich in der Schublade verschwinden ließen. Was ließe sich denn noch verdienen!?
Auf die kommenden Fragen wieso 1, antworte ich besser gleich. Wir sprechen ja im allgemeinen von 80% usw. Wirkungsgrad, technisch wäre jedoch 0,80 richtig. Verkaufen lassen sich z.B. 0,85 schlecht, denn der normale Käufer kann mit der Angabe von Wirkungsgrad 0,85 nichts anfangen. Daher 80+ usw.
Frage Vakuum
Fließt elektischem Strom, setzt der Leiter diesem seinen spezifischen Widerstand entgegen. Selbst bei Supraleitern, die nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, ist dieser Widerstand vorhanden. Zwar geringer als bei Raumtemperatur, jedoch erzeugt dieser immer noch einen Spannungsabfall. Da es einem irdischem Leiter egal ist, ob er im Vakuum betrieben wird oder nicht, sinkt mit seinem Widerstand sein Wirkungsgrad. Gleiches gilt auch für Lichtleiter, Optokoppler, Silizium und anderen anorganischen sowie auch organischen Leitern.
Einen Wirkungsgrad von 1 oder Effizenz = 1, käme dem Perpetuum Mobile gleich. D.h. Das Netzteil könnte sich selbst mit Energie versorgen. Froh wäre jener der dies erfände. Die Energiesorgen unserer Gesellschaft wäre mit einem Schlag verflogen. Auf dem Markt käme jedoch solch ein Gerät nie, da die Mineralöelkonzerne, Energieversorger dies still und heimlich in der Schublade verschwinden ließen. Was ließe sich denn noch verdienen!?
Auf die kommenden Fragen wieso 1, antworte ich besser gleich. Wir sprechen ja im allgemeinen von 80% usw. Wirkungsgrad, technisch wäre jedoch 0,80 richtig. Verkaufen lassen sich z.B. 0,85 schlecht, denn der normale Käufer kann mit der Angabe von Wirkungsgrad 0,85 nichts anfangen. Daher 80+ usw.
Frage Vakuum
Fließt elektischem Strom, setzt der Leiter diesem seinen spezifischen Widerstand entgegen. Selbst bei Supraleitern, die nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, ist dieser Widerstand vorhanden. Zwar geringer als bei Raumtemperatur, jedoch erzeugt dieser immer noch einen Spannungsabfall. Da es einem irdischem Leiter egal ist, ob er im Vakuum betrieben wird oder nicht, sinkt mit seinem Widerstand sein Wirkungsgrad. Gleiches gilt auch für Lichtleiter, Optokoppler, Silizium und anderen anorganischen sowie auch organischen Leitern.
Zuletzt bearbeitet:
Rain_in_may84
PCGHX-HWbot-Member (m/w)
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Da die Frage von D.I.Y im Konjunktiv geschrieben ist, ist sie auch nur eher hypothetischer Natur. Natürlich kann man keinen Wirkungsgrad 1 erreichen, aber die Frage war ja nur ob noch Wärme erzeugt wird, wenn er 100% wäre und nicht ob man 100% erreichen kann
Zudem könnte sich ein 100% effizientes Netzteil nicht selbst mit Strom versorgen. Warum? weil das Netzteil Energieen umwandelt (AC->DC) und nicht selbst benutzt bzw. Energie "verbraucht". Es würden lediglich bei der Umwandlung keine Verluste entstehen und somit wäre die Primärseite genauso "Stromhungrig" wie die Sekundärseite, zur Zeit ist´s ja so, dass die Primärseite mehr Leistung aufnimmt
somit wäre ein 100% Netzteil lüfterlos, extrem sparsam und würde keine Wärme erzeugen. Die Erlösung von all unseren Energieproblemen wäre das nicht, da wir die Verbraucher dazu bringen müssten einen Wirkungsgrad von 1 zu haben und nicht nur unsere Energieumwandler
MFG
Da die Frage von D.I.Y im Konjunktiv geschrieben ist, ist sie auch nur eher hypothetischer Natur. Natürlich kann man keinen Wirkungsgrad 1 erreichen, aber die Frage war ja nur ob noch Wärme erzeugt wird, wenn er 100% wäre und nicht ob man 100% erreichen kann
Zudem könnte sich ein 100% effizientes Netzteil nicht selbst mit Strom versorgen. Warum? weil das Netzteil Energieen umwandelt (AC->DC) und nicht selbst benutzt bzw. Energie "verbraucht". Es würden lediglich bei der Umwandlung keine Verluste entstehen und somit wäre die Primärseite genauso "Stromhungrig" wie die Sekundärseite, zur Zeit ist´s ja so, dass die Primärseite mehr Leistung aufnimmt
somit wäre ein 100% Netzteil lüfterlos, extrem sparsam und würde keine Wärme erzeugen. Die Erlösung von all unseren Energieproblemen wäre das nicht, da wir die Verbraucher dazu bringen müssten einen Wirkungsgrad von 1 zu haben und nicht nur unsere Energieumwandler
MFG
Zuletzt bearbeitet:
ruyven_macaran
Trockeneisprofi (m/w)
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Nö. 100%ige Effizienz könnte zwar stellenweise unsere Energiesorgen lindern (nur PC-Netzteile dürften aber noch keinen großen Unterschied machen), aber sonst ist es höchstens n schönes Spielzeug.
Energieprobleme löst man nur mit 101%
0,8 und 80% ist übrigens genau das gleiche
Nö. 100%ige Effizienz könnte zwar stellenweise unsere Energiesorgen lindern (nur PC-Netzteile dürften aber noch keinen großen Unterschied machen), aber sonst ist es höchstens n schönes Spielzeug.
Energieprobleme löst man nur mit 101%
0,8 und 80% ist übrigens genau das gleiche
Schnitzel
PCGHX-HWbot-Member (m/w)
AW: Wenn Effizienz "100 %", dann keine Abwärme?
Das wird ihm schon klar sein,0,8 ist aber der Ausdruck der in der Technik benutzt wird.0,8 und 80% ist übrigens genau das gleiche