Peltier-kylare som kyler sig själv

Problemet med den tanken är att energi ofta övergår till värmeenergi och slösas bort väldigt snabbt. Du skulle behöva ha en extremt effektiv generator och stora värmeskillnader för att det skulle kunna fungera som en praktisk lösning. När du nu också använder värmen för att kyla ner värmekällan så uppstår det en negativ process som kommer resultera i att värmeskillnaden blir för låg och att generatorn då kommer sluta fungera.

Fysik 101 säger att värme är en av de mest slösaktiga energiomvandlingarna som kan uppstå.

Men vill du testa så skulle det nog kunna bli ett väldigt intressant projekt!

Det du beskriver skulle fungera i teorin, men väldigt dåligt i praktiken.
Seebeck-element har dålig termisk konduktion, och kräver stora temperaturskillnader för att producera el. Så processorn kommer att bli betydligt varmare av detta, än att bara skippa TEGen och fläkten och kyla processorn passivt med samma kylfläns.

Och de har även relativt hög (elektrisk) utgångsresistans, och lämpar sig inte för att driva saker med låg ingångsresistans som en normal 12 DC fläkt. Istället behöver du då termiskt seriekoppla flera TEGs, och elektriskt parallellkoppla de för att få ner utgångsresistansen. Och då har du en temperaturskillnad på flera hundra grader. Vilket jag hoppas du förstår att det inte kommer att fungera.

Läs på wikipedia om de, om du är intresserad:
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_generator

Det här fgungerar inte. Även om du skulle kunna få ut 2-3% verkningsgrad ur elementet vid normala temperaturer för processorn (som inte ens går enligt Genesis) så har du ett större problem.

Om du inte skickar in ström i elementet har du inte en aktivt kyld/värmd sida. Och det är ju detta som händer om du vill driva fläkten. Ingen input av elektricitet till elementet. Säg att du har en processor som genererar 100W effekt och du kan plocka ut 3% av denna i ström som driver fläkten... Då har du fortfarande 97W i värme kvar som måste ledas bort från processorn. Och eftersom att kylarflänsen inte längre ligger an mot processorn (Peltierelementet ligger ju emellan) så kommer du inte få bort denna värme. Elementet kommer snarare att vara en värmeisolator än en värmeledare här.

För att elproduktionen från Peltierelementet ska bli effektiv vill du att ena sidan ska vara kall (sidan mot flänsen) och den andra varm (sidan mot processorn), men vill du kyla en processor så vill du inte hålla isär de två sidorna. Flänsen ska helst bli lika varm som processorn för bästa kylegenskaper.

Så jag skulle nog vilja kalla idén för en tankevurpa. Fin tanke, men det man vill ha ut från de olika funktionerna med processorkylning och elproduktion med Peltierelement går emot varandra. För att göra den ena funktionen effektiv måste dan andra vara ineffektiv.

Om du kan dela på varm och kall luft för att sedan ta den varma delen och omvandla dess energi så har du skapat en evighetsmaskin. Samma sak om du tar ljummet vatten och kan dela det i två delar - en varm och en kall - återigen en evighetsmaskin.

Det kan skulle kunna tänka sig som en lösning vorre väl någon super (sol)cell som kan plocka upp all infrarött ljus din CPU utstrålar och omvandla det till energi - men då behöver din CPU bli fruktansvärt varm och samtidigt kommer du få stora förluster när omgivningen suger ut energi ur den värme som kommer ifrån just CPUn

Glöm det bara!

edit: En ångmotor måste ju kunna gå att bygga nu när man tänker på det. Vi har ju redan en värmekälla!

Jag var nog inte tydlig nog med problematiken.
För att kunna få ut elektricitet ur ett sådant system så måste värmeöverföringen mellan processor och kylning vara katastofalt kass för att det ska fungera och då är fortfarande den teoretiska effektiviteten inte mer än 3%. Samma sak gäller omvänt, vill du använda en kylare som faktiskt kan kyla processorn någorlunda så måste processor och processorkylare ha någorlunda lika temperatur vilket innebär att det inte är någon temperaturskillnad på Peltierelementets olika sidor som då inte kan genererar någon ström.
Det är alltså verkligen antingen eller här.

Dessutom, skickar du in 100W i ett föremål med så liten volym som en processor och enda kylningen är de 3 watt du kan få undan med ett Peltierelement så kommer föremålet bli bra mycket varmare än 150 grader. Skulle inte förvåna mig om man kunde komma upp i 600-700 grader.
Detta händer såklart inte med processorer då de stängs av istället. Det jag ville ha sagt är att kylningen inte på långa vägar räcker.

Jag får uppfattningen att du fortfarande rör ihop Peltierelementets egenskaper när man skickar in ström kontra när man vill generera ström i systemet.

Jag tror nog du kan få snurr på fläkten om du bygger ett sådant system (förutsatt att det finns Peltierelement som kan producera elektricitet med det deltaT du får fram mellan processor och kylare, men du har lagt en värmeisolator mellan processor och kylfläns. Det problemet har du inte löst ännu. Testa att lägga en plastbricka mellan processor och kylare och se vad som händer... Även om du får bort 3W i elektricitet till fläkten så är det inge bra med en isolerande värmeplatta mellan fläns och processor.

Nej, temperaturskillnaden över TEGen är konstant (och temperaturskillnaden mellan processorn och luften sjunker).
Kyler du kylflänsen till lägre temperatur så sjunker temperaturen med lika många grader på din värmekälla. Att köra med större kylfläns eller snabbare fläkt påverkar temperaturskillnaden över kylflänsen, men det påverkar inte temperaturskillnaden över TEGen. Och det påverkar därför ej den elektriska effekten du får ut från den.

Eventuellt är det lättare för dig att förstå det om du tänker det som att TEGen producerar elektrisk effekt motsvarande en viss procent av den termiska effekten som den leder bort. Då den har en termisk resistans så får man en temperaturskillnad mellan dess sidor, linjärt i förhållande till den termiska effekten den leder bort. Så temperaturskillnaden beror på den termiska effekten, och därför kan du lika gärna se det som att den elektriska effekten beror på temperaturskillnaden.
Men du verkar missa att temperaturskillnaden över TEGen (eller för den delen vad som helst i princip) enbart påverkas av den termiska effekten som leds genom den.

Har du en värmekälla som nu är svalare än vad den klarar så kan du använda en TEG, stirlingmotor eller liknande till att göra något annat med den producerade elektriska effekten. Du skulle potentiellt kunna leda tillbaka effekten och driva processorn eller vad du nu har delvis med dess egna producerade termiska effekt. Och därmed få ner strömförbrukningen på datorn något.
Men jag tror du kommer få mycket svårt (även med komponenter med relativt hög verkningsgrad) att få en svalare värmekälla genom att förbättra kylningen av kylflänsen med den elektriska effekten en TEG eller stirlingmotor producerar. Och om du tar med priset, storleken och vikten i beräkningarna så skulle du i princip alltid tjäna på att bara skaffa en större kylfläns.

Tänk på den ungefär som en metallplatta, fast den leder värme sämre än så.
Förändrar du temperaturen i ena änden av en bit metall så kommer det att sprida sig, och ett tag senare så kommer hela metallbiten hålla annan temperatur än innan.
Basen på kylflänsen har också termisk resistans, och ju tjockare basen är desto högre bli temperaturskillnaden. Om du med en vanlig kylfläns byter till en bättre fläkt så kyls flänsarna på kylflänsen bättre. Men det är ju inte bara flänsarna som blir kallare. Flänsarna kyler i sin tur basen på kylflänsen som i sin tur kyler kylpastan som i sin tur kyler IHSen, osv osv. Så en snabbare fläkt kyler ena sidan av hela kyllösningen bättre, vilket ju leds vidare och kyler processorn bättre. Men temperaturskillnaden mellan processorns mitt och ytan på flänsarna på kylflänsen är samma oavsett hur snabbt fläkten snurrar.
Temperaturskillnaden över en TEG fungerar lika dant, bara det att den leder värme någorlunda dåligt, och därför får en relativt hög temperaturskillnad mellan sina sidor.
Men det är ju inget konstigt eller speciellt med hur dess temperaturskillnad beter sig, bara för att den producerar el. Det fungerar på samma sätt som en bit metall eller en bit isolering, eller vad som helst egentligen ur en termiskt konduktiv synvinkel.

Tror du blandar ihop det med det normala sättet att använda ett peltierelement.
Dvs att man matar ström genom det för att få en kall och en varm sida,
då måste man kyla bort värmen från den varma sidan för att det skall fungera effektivt.
(Dvs värme som till största delen har alstrats av strömmen man matar elementet med.)

Fo3

Edit: En kylfläns ger "stabil" temperaturskillnad mellan sidorna på Peltierelementet i ditt exempel,
vilket befrämjar peltierelementets elproduktion,
men den ger ingen nämnvärd kylning av processorn.

FatherOfThree har redan förklarat det bra egentligen.

Det du beskriver i andra experiment med kylflänsar skickas ström in i peltierelementet. Det du vill göra och som är väldigt ovanligt (med tanke på verkningsgraden) är att plocka ut ström ur peltierelementet. Detta gör troligen ingen annan i experimenten du tittat på.
Väljer du däremot att skicka in ström i peltierelementet (tvärt emot att driva en fläkt) så kan du absolut få en mer kylning.

Jag vill jämföra det hela med en elmotor/elgenerator (som i grunden kan vara identiskt byggda). Antingen skickar du in rörelse och får ut el, eller så skickar du in el och får ut rörelse. Man kan inte både få rörelseenergi och elenergi ur motorn/generatorn samtidigt. På samma sätt kan du inte plocka ut el ur peltierelementet och använda dess kylande egenskaper samtidigt. Man får välja det ena eller det andra helt enkelt.

Edit: Efter en natts sömn ser jag att våda två har en felaktig beskrivning av procentsatsen :). My bad. Hur stor andel värme som släpps igenom bestäms såklart inte endast av energiomvandlingseffektiviteten så denna siffra är okänd i sammanhanget. Däremot stämmer troligen det du säger att 3% av passerande värmeenergi kan bli elektricitet.
Men det förkastar inte det stora problemet jag försöker åskådliggöra

Flänsarna ger turbulens och friktion vilket kommer sakta ned luftflödet. och öka arbetskravet för luftförflyttningen. Hur mycket det kommer påverka fläkten är svårt att säga rakt upp och ner. Hur som haver kommer fläkten att bromsas när de drar/blåser luft genom fläsarna. Kanske så lite att det ej märks, kanske blir det märkbart.

Inspirerande video måste jag tilläga. Tackar för denna. Jag ska nog själv snickra ihop en sådan till kaminen hemma ;). Men som FatherOfThree beskrev ovan så kommer det där inte att hjälpa till med kylningen av processorn.
Antingen får du fläktdrivningen om du hämtar ut ström, eller så får du bra kylning av processorn men då måste du stoppa in ström.

Meeeen, eftersom att de där elementen är billiga, motorerna likaså och processorerna har inbyggda värmeskydd så är det väl bara att börja experimentera ändå ;).

Ahh. Nu förstår jag frågan. Mitt förra svar ter sig något överflödigt nu när jag förstår ;).
Ja, jag håller med om att det borde vara högst logiskt att fläkten ökar kylningskapaciteten om fläktbladen blåser mot flänsarna jämfört med om de inte blåser mot flänsarna utan exempelvis sänder en lampa istället. DeltaT kommer ju att öka.

Jag vet inte exakt vad som händer med värmeöverföringsegenskaperna i elementet. En gissning är att värmeöverföringsegenskaperna minskar när man tar ström ur elementet då det motsatta (alltså ökad kylförmåga) inträffar när man tillför ström.

Riktigt intressant källa igen om bilen ;). Förstår inte riktigt var kraften kommer ifrån när fordonet nått vindhastigheten och ändå kan fortsätta accelerera. Men det stämmer säkert.