Wie könnte man die riesige Abwärme von den Rechenzentren wieder in Energie verwandeln für die Kühlung?
Nur ein Teil der Abwärme wird ja zur Warmwassergewinnung verwendet (auch z.T. Fernwärme), aber nicht genug. Gäbe es eine Möglichkeit, die viele Wärme zurück in Strom zu verwandeln um die Kühlungskosten zu minimieren?
Mit Dampf-Turbinen oder einer Art IR-Solarzelle? Wirkungsgrad wird vermutlich gering sein, aber die Menge an Wärme muss man doch nutzen können.
8 Antworten
Gäbe es eine Möglichkeit, die viele Wärme zurück in Strom zu verwandeln um die Kühlungskosten zu minimieren?
Gibt es, wäre aber zu ineffizient, als dass sich der Aufwand lohnen würde.
Würde es sich finanziell lohnen, würde man es auch machen.
...ich denke, am effizientesten ist es, diese Energie in der Form zu nutzen, in der sie sich bereits befindet....als Wärmeenergie...und sie in Fern- und Nahwärmesystemen einzusetzen. Denn dort dürfte jede Art von Abwärme herzlich willkommen sein, um möglichst wenig andere Energien (z.B. Öl/Gas) Zuheizen zu müssen, um den Bedarf zu decken. Durch das Abführen dieser Wärme kühlt man ja bereits diese Rechenzentren.
Technisch geht das.
Aber es lohnt sich finanziell nicht.
Wie gesagt: technisch ist das machbar. Aber der (finanzielle) Aufwand ist zu groß.
Es lohnt sich eben nicht.
Gäbe es eine Möglichkeit, die viele Wärme zurück in Strom zu verwandeln [...] Wirkungsgrad wird vermutlich gering sein
So ist es. Den höchtens erreichbaren Wirkungsgrad kannst Du leicht ausrechnen. Dafür nimmst Du die Temperatur der Abwärme Th und die Temperatur Tk des Kühlmittels, mit dem Du Deine Zurückverwandlungsmaschine kühlen musst. Beide Temperaturen (als absolute Temperaturen, in Kelvin) setzt Du hier ein:
Wirkungsgrad = (Th - Tk) / Th
Diese Formel ist der Carnot-Faktor. Hier wird er erklärt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Carnot-Wirkungsgrad
https://www.lernort-mint.de/physik/waermelehre/carnotsche-wirkungsgrad-von-waermemaschinen/
https://www.energie-lexikon.info/carnot_wirkungsgrad.html
aber die Menge an Wärme muss man doch nutzen können.
Ja, z.B. als Heizwärme und Warmwasser für Küche und Dusche. Dafür sind die Temperaturen der Rechenzentren-Abwärme ganz gut geeignet.
Wenn man stattdessen eine Maschine damit antreibt, bekommt man weniger als 15% der Energie als Strom heraus, und zum Heizen und Duschen ist die Abwärme dieser Maschine dann nicht mal mehr warm genug.
Gäbe es eine Möglichkeit, die viele Wärme zurück in Strom zu verwandeln um die Kühlungskosten zu minimieren?
Nein, das ist theoretisch nicht möglich, denn Wärme ist der Abfallhaufen der Energie, auf dem der Teil der Energie landet, mit dem man nichts mehr anfangen kann, der sich in keine andere Energieart mehr umwandeln lässt.
Energie kann nicht nur nach Menge (Energieerhaltungssatz) betrachtet werden. Energie besitzt auch eine Qualität. Die Qualität wird dadurch bestimmt, wie vollständig und wie leicht sich die vorliegende Energie in eine andere Energieform umwandeln lässt.
Hochwertige Energie heißt Exergie und lässt sich zu 100% in jede andere Energieform umwandeln. Beispiele: elektrische Energie, potentielle Energie, kinetische Energie. Gravitationsenergie ist die "wertvollste" Form von Energie. Einen Körper, der Lageenergie besitzt, muss man einfach nur loslassen und schon wird die potenzielle Energie in kinetische Energie umgewandelt.
Wertlose Energie heißt Anergie und lässt sich in gar nichts mehr umwandeln. Damit lässt sich absolut nichts mehr anfangen. Die wertloseste Energie ist Wärme bei Umgebungstemperatur. Mit der kann man mit noch so viel Aufwand gar nichts mehr machen. Daher wird Wärme auch gerne einmal als der "Abfallhaufen der Energie" bezeichnet.
Wenn man nun Wärme bei einer bestimmten Temperatur hat, besteht die immer aus einem Teil Exergie, also wertvoller Energie und aus einem Teil Anergie, also wertlosen Energieabfall. Dieser Energieabfall ist es, der die Umwandelbarkeit von Wärme stark einschränkt.
Wie hoch der Restanteil an Exergie ist, die man theoretisch maximal ieder in Strom zurückverwandeln könnte, lässt sich mit dem Carnot-Faktor ausrechnen.
Beispiel:
Umgebungstempetratur 10 °C, Abwärme 50 °C
Carnotfaktor ηc:
ηc = ∆T / To = 40/323,15 = 0,12
Da real zusätzliche Verluste dazu kommen, die etwa 50% betragen, blieben von der Abwärme also noch 0,12/2 = 0,6 = 6 % übrig, die man theoretisch wieder in Strom verwandeln könnte. Das ist aber wirtschaftlich unsinnig, weil eine teure Anlage kaum Ertrag bringen würde. Da macht es mehr Sinn, die Wärme so zu verkaufen, wie sie ist, nämlich bei 50 °C oder mehr. Wenn man deren Temperatur weiter senken würde, könnte man gar nichts mehr verkaufen.
Auf Dauer und bei der Menge rentiert eigentlich alles. Die Technik gibt's doch schon, oder? Hier:
https://www.agrarheute.com/energie/strom/solarstrom-nacht-neue-zellen-nutzen-waermestrahlung-statt-licht-634932