Der Peltiereffekt wurde 1834 von dem französischen Physiker Jean Charles Athenase Peltier entdeckt. Er besagt, dass sich die von einem Strom durchflossene Lötstelle zweier Metalle je nach Stromrichtung entweder erwärmt oder abkühlt. Der Peltiereffekt ist die Umkehrung des Thermoeffektes.
Heute werden Peltierelemente angeboten, die hauptsächlich zur Kühlung (z.B. in Campingkühlboxen) verwendet werden.
Diese Elemente kann man aber auch dazu verwenden, um aus einer Temperaturdifferenz Strom zu gewinnen.

Funktionsbeschreibung
In diesem Modell wird ein Aluminiumblock durch einen Spiritusbrenner erhitzt. Die Temperatur wird auf dem Thermometer angezeigt. Auf diesem Block befindet sich eine Seite des Peltierelement. Die andere Seite liegt auf einer großen Aluminiumplatte, an der die Kühlkörper montiert sind. Durch die so erzeugte Temperaturdifferenz entsteht eine Spannung an den Klemmen des Peltierelementes. Durch diese wird ein Motor zu laufen gebracht, der eine Scheibe dreht und so die Energiegewinnung anzeigt.

Aufbau und Abmessungen

Der Aufbau ist unkritisch. Wichtig ist nur, dass kein direkter Wärmeübergang (außer über das Peltierelement) vom heißen zum kalten Teil möglich ist. Weiterhin sollte der Aufbau dahingehend optimiert sein, eine große Temperaturdifferenz zu erzeugen. Dazu muss die Oberfläche des heißen Teiles möglichst klein, und die des kalten möglichst groß gemacht werden. Der Effekt kommt auch besser zur Geltung, wenn der heiße Teil viel Wärmespeichervermögen hat. Es dreht sich die Scheibe dann auch noch 10 Minuten, nachdem die Flamme erloschen ist.
 

Heizblock:	6x5x13cm AL-Block. Auf jeder Seite wurden jeweils 3, 1cm tiefe Nuten eingefräst, und anschließend durch ein 0,5mm AL-Blech abgedeckt. Dadurch entstehen Kamine, welche die Wärmeaufnahme des Blockes aus den heißen Verbrennungsgasen verbessern. An der Rückseite ist eine AL-Platte 6x7x1,5cm als Auflagefläche für das Peltierelement mit Wärmeleitpaste angeschraubt.
Peltierelement:	Es ist ein handelsübliches Element, das in vielen Elektronikgeschäften erhältlich ist (siehe Bezugsquellenliste). Es hat eine Nennspannung von 12V bei einem Nennstrom von 4A. Ist quadratisch (4cm Seitenlänge) und hat eine Dicke von 3,8mm. Es wurde beidseitig mit Wärmeleitpaste bestrichen und wird durch 4 Schrauben (wärmeisoliert) zwischen den beiden AL-Platten gepresst (Achtung: nicht zu fest anschrauben, sonst bricht das Peltierelement!).
Kühlplatte:	25x25cm AL-Platte, 12mm Dicke. An der Rückseite wurden 4 Kühlkörper (5,5x4x24cm) mit Wärmeleitpaste befestigt. Die Kühlplatte ist zusätzlich noch mit der Grundplatte verschraubt, um eine höhere Wärmeabgabe zu erzielen. Die Platte wurde absichtlich so dick gewählt, um viel Wärme aufnehmen zu können. Wenn der Ofen aufgeheizt ist, bleibt die Platte längere Zeit kühl und erzeugt so mehr Temperaturdifferenz an Anfang.

Messungen an dem Modell
Für diese Messung wurde der Ofen elektrisch beheizt. D.h. das Peltierelement wurde mit Spannung versorgt. Dadurch hatte die Kühlplatte eine annähernd konstante Temperatur von 15°C. Wenn die erforderliche Temperatur erreicht war, wurde die Versorgung abgeschlossen, und die entstehende Spannung und der Kurzschlussstrom gemessen. Dabei ergaben sich folgende Werte:

Tipps und Tricks:
Als Motor eignet sich sehr gut einer aus einem tragbaren CD-Player. Diese Motoren laufen schon bei 3V sehr schnell. In meinem Modell dreht sich die Scheibe mit so einem Motor schon bei 10°C Temperaturdifferenz. Will man ein Lämpchen zum Leuchten bringen, sollte es neben der kleinen Spannung auch eine kleine Leistung haben um das Peltierelement nicht zu überlasten. Dann ist aber eine viel höhere Temperaturdifferenz notwendig (80°C).
Will man nicht mit Spiritus heizen, so kann man den Block auch mit dem Peltierelement durch Anlegen einer umgekehrt gepolten Spannung erwärmen. Denn wenn er eine viel kleinere Oberfläche hat kühlt er auch nicht so schnell aus. Zusätzlich wird dabei dann auch noch die Kühlplatte "vorgekühlt", was dann eine höhere Spannung bringt.

Weitere Versuche: Es sind sicher nicht alle Typen der Peltierelemente gleich. Es ist deshalb interessant, mit verschiedenen Elementen von verschiedenen Herstellern zu experimentieren. Ein gutes Peltierelement muss nicht unbedingt ein gutes Thermoelement sein. Es stellt sich nun die Frage, welches Element mehr Leistung liefert. Ist es besser ein Element mit hoher Pumpleistung oder mit einer hohen Temperaturdifferenz zu verwenden ? Oder ist es besser ein Element mit höherer Nennspannung oder mit höherem Nennstrom zu verwenden ? Es gibt auch Thermogeneratoren, die für die Energieerzeugung optimiert sind. Die Datenblätter von Peltierelemente äußern sich nur recht zurückhaltend, über die Energiegewinnung mit dem Thermoeffekt.
Ein weiterer möglicher Versuch wäre ein Nachweis des thermomagnetischen Effektes. Dieser besagt, dass sich die Übergangsstelle vom magnetischen zum unmagnetischen Bereich, eines homogenen Leiters im Magnetfeld, sich so wie die Lötstelle zweier verschiedener Leiter (=Thermoelement) verhält. Wenn dieser Effekt nicht durch die unterschiedlichen Metalle im Peltierelement ausgeglichen wird, müsste es möglich sein, durch ein Magnetfeld die erzeugte Ausgangsspannung (=Gleichspannung!) zu ändern.
Interessant ist es auch den Peltiereffekt bei -80°C zu beobachten. Man kann ja die kühle Seite mit Trockeneis um einiges kühler machen. Dann ist auch schon die Raumtemperatur sehr heiß und man kann auf eine Heizung verzichten, wenn die Umgebungstemperatur über "Kühlkörper" aufgenommen wird. Peltierelemente sind schon allein deshalb interessant, weil hier durch den Stromfluss Kälte entsteht. Im umgekehrten Betrieb sieht es dann fast so aus, als würde der 2.Hauptsatz der Wärmelehre verletzt werden.

Dazu ein Gedankenexperiment:
Dieses Gedankenexperiment hat bereits Nikola Tesla angestellt, um zu zeigen, dass es möglich ist, Energie aus der Umgebungswärme zu gewinnen. Aus einem ideal isolierten Behälter sei Wärmeenergie entfernt worden. Zu diesem Behälter kann über eine Unterbrechung in der Isolation die Umgebungswärme zufließen und diesen erwärmen. Diesen Wärmefluss kann man, wie hier gezeigt wurde, in elektrische Energie umwandeln. Nehmen wir jetzt an, wir hätten einen idealen Thermogenerator mit einem Wirkungsgrad von 100% zu Verfügung. Wird dieser in den Wärmestrom eingebaut, so muss dieser 100% der durchfließenden Wärmeenergie in elektrischen Strom umwandeln. Anders ausgedrückt heißt das aber, dass sich der Behälter nie erwärmen wird, und so auch keine zusätzliche Kühlung benötigt wird, um die Energieerzeugung aufrechtzuerhalten.
Da es aber in der Praxis keine idealen Bauteile gibt, wird sich der Behälter immer ein wenig erwärmen. D.h. es muss als mit einer Kühlanlage eine gewisse Wärmemenge wieder nach außen transportiert werden, um den Vorgang aufrecht zu halten. Ab einem 50%igen Wirkungsgrad des Thermogenerators und der Kühlanlage muss es somit möglich sein, der Umgebung ständig Wärme zu entziehen, und diese in elektrischen Strom umzuwandeln.
Wie wir aber auch bei diesem Experiment gesehen haben sind die erzeugten Leistungen von Thermogeneratoren sehr klein. Ein weitaus leistungsfähigeres Gerät, das den Wärmefluss manipuliert ist die Wärmepumpe. Mit einer herkömmlichen Wärmepumpe kann man einen ähnlichen Fall herstellen.

Ein Gedankenexperiment zur Wärmepumpe:
Eine Wärmepumpe baut eine tiefe Temperatur im Absorber (links) auf, um Wärme aus der Umgebung aufnehmen zu können. Durch anschließende Kompression des Arbeitsmediums wird es auf eine höhere Temperatur gebracht und kann so die aufgenommene Energie im Kondensator (rechts) an den Nutzkreislauf abgeben. Man muss ihr eine gewisse Leistung zuführen, um den Vorgang aufrecht zu erhalten und erhält dadurch eine größere Energiemenge am Ausgang, als zum Antrieb nötig ist. Die fehlende Energie wird der Umgebung entzogen. Gute Wärmepumpen liefern 4 bis 5 mal so viel Energie, wie zu ihrem Antrieb notwendig ist, der Spitzenwert liegt bei 6,1. Die gelieferte Energie wird gewöhnlich zu Heizzwecken o.ä. verwendet. Doch Energie kann beliebig in andere Formen gewandelt werden. Es ist offenbar noch nie jemand auf die Idee gekommen, einen Teil der gewonnenen Wärmeenergie in mechanische Energie umzuwandeln, um damit den Kompressor der Wärmepumpe anzutreiben.

Dazu könnte man herkömmliche Dampfturbinen oder einen Stirlingmotor verwenden. Besonders effektiv ist hier die Fischer/Brauer-Maschine, die überhitztes Arbeitsmedium erst im Zylinder unter abgeschlossenen Bedingungen verdampfen und dann auch wieder kondensieren lässt, umso den Energieverlust im Kondensator zu vermeiden. Dieses System verwendet ein gewisser Dennis Lee aus den USA, der bereits eine rückgekoppelte, selbstlaufende Wärmepumpe gebaut hat.
Selbst wenn ein schlechter Wärmemotor mit nur 30% Wirkungsgrad verwendet wird, liefert eine gute Wärmepumpe genug Energie, um sich selbst anzutreiben. Die Abwärme des Motors kann dann herkömmlich genutzt werden.

Eine solche schlechte Wärmekraftmaschine kann mit dem bekannten Prinzip des Dampfkraftwerkes hergestellt werden. Das Dampfkraftwerk ist, wie in Feuer und Feuermachen beschrieben, wirklich eine steinzeitliche Einrichtung aus der Ära der Dampfmaschinen.
Im Bezug auf die Wärmepumpe ist das unter dem klingenden Namen Organic Rankine Cycle oder kurz ORC-Prozess bekannt. Nur hier nicht mit Wasser, sondern mit Kältemittel als Arbeitsmedium. Es ist nichts anderes, als ein Kessel (hier ein Wärmetauscher), dem über eine Speisepumpe flüssiges Medium zugeführt wird, das dann verdampft. Mit dem Dampf wird eine Turbine getrieben. Das Ganze lebt davon, dass eben weniger Flüssigkeit in den Kessel gepumpt werden muss, als an Dampfvolumen herauskommt. Das ist auch der Grund, warum ein Kondensator unumgänglich wird, der das Medium wieder verflüssigt, da sonst keine Volumendifferenz ausgenutzt werden kann.

Rechnen wir das kurz für eine Wärmepumpe mit der Leistungszahl 4 und einem Wärmemotor mit 30% Wirkungsgrad durch: Mit 1kW Antriebsleistung erhalten wir 4kW an Wärmeenergie. Damit treiben wir den Motor an, der uns daraus etwa 1,3kW an mechanischer Energie liefert. Das reicht für den Antrieb völlig aus und zusätzlich bleiben noch 2,7kW an nutzbarer Wärmeenergie über.
Wir haben also eine Maschine gebaut, die sich mit der gewonnenen Wärme selbst antreibt und dabei auch noch zusätzliche nutzbare Energie in Form der Abwärme des Motors und in der überschüssigen mechanischen Antriebsenergie liefert.
Die gewonnene Energie fehlt in der Gesamtbilanz dann natürlich der Umgebung. Wenn man die Energie z.B. in einem Akkumulator zwischenspeichert und nicht sofort wieder verheizt, so wird die Umgebung in Summe abgekühlt.
Das sollte jedem einleuchten, der logisch denken kann. Trotzdem haben viele Theoretiker so ihre Probleme damit, da ihnen der 2. Hauptsatz der Wärmelehre im Wege steht. Der sagt, es gibt kein Perpetuum mobile zweiter Art, also eine Maschine die ihre Antriebsenergie allein durch Abkühlung der Umgebung gewinnt. Dazu möchte ich die Begründung für den 2. Hauptsatz aus dem bekannten Physikbuch "Gerthsen Physik" von Helmut Vogel zitieren: "Dieser typisch kapitalistische Wunschtraum - jemand leiht sich eine an sich wertlose Sache, verschafft sich damit alles was er will, und gibt sie trotzdem vollständig zurück - kann nicht funktionieren." Zitat Ende.
Eine solche gewagte und noch dazu unbewiesene Behauptung steht in einem Physikbuch, obwohl uns z.B. das Kugelexperiment zeigt, dass es doch funktionieren kann. Die Kugel leiht sich etwas Gravitationsenergie und verschafft sich damit einen Zeitgewinn.
Dann fragt man sich bei dieser Aussage auch noch, ist Umgebungswärme wirklich wertlos ?  Warum zahlen wir dann soviel Geld für die Heizung ?

Warum also sollte es nicht auch der Wärmepumpe möglich sein, Energie "umsonst" zu gewinnen. Wobei das "umsonst" in letzter Konsequenz natürlich von der Sonne geliefert wird. Das Ganze muss als offenes System betrachtet werden und ist nichts anderes als ein Solarsystem, das halt zufällig auch in der schwärzesten Nacht funktioniert, weil die Atmosphäre die Energie zwischenspeichert. Ich möchte ein vernünftiges Argument hören, warum es nicht funktionieren sollte und sagen sie ja nicht es ist wegen dem 2. Hauptsatz !

Dennis Lee hat auch vorgeschlagen, diese selbstlaufende Wärmepumpe zum Antrieb von Fahrzeugen zu benutzen. Besonders Lastkraftwagen seien dazu geeignet, weil ihre Seitenwände mit Absorbern bestückt werden können und so eine große Oberfläche zur Wärmeaufnahme bieten. Bei so einem Gefährt wird deutlich, dass die Wärmepumpe eindeutig als Freie Energiemaschine arbeitet. Überlegen wir uns einmal den Vorgang wenn der LKW auf einer ebenen Fläche fährt. Wenn er startet muss er eine gewisse Energiemenge aus der Umgebung abziehen, bevor er sich in Bewegung setzen kann. Es wird an dieser Stelle also kühler werden. Wenn er dann fährt, treten überall diverse Verluste wie z.B. Reibung auf, die sich letztendlich alle wieder in Wärme zurückverwandeln. Spätestens dann, wenn der LKW bremst und zum Stillstand kommt, ist die gesamte Energie die vorher entzogen wurde, wieder in Wärme zurückverwandelt worden. In Summe wurde also nichts verbraucht und trotzdem hat sich der LKW vorwärts bewegt.
Das ist eindeutig das Ausleihen einer wertlosen Sache mit späterer vollständiger Rückgabe. Aber gerade in dieser Zeitdifferenz steckt der eigentliche Nutzen, so wie beim Kugelexperiment. Denn der Zeitgewinn wird beim LKW quasi in den Raum projiziert, wo er dann eben ein Stück weiter kommt, ohne in Summe Energie dafür verbraucht zu haben.

Noch ein weiteres, interessantes Experiment hat W. M. Bauer in dem Buch "Die Welt der Wirbel und Atome" vorgeschlagen.
Dort heißt es: "Wie das folgende Beispiel zeigt, bedarf es zur Widerlegung der Allgemeingültigkeit des 2.Hauptsatzes keiner langen Herleitungen: Richtet man die Wärmestrahlung einer erhitzten Kugel mit einem Parabolspiegel auf die Oberfläche einer etwas stärker erhitzten Kugel, so wird, unter leicht erfüllbaren Bedingungen, die kältere Kugel kälter und die heißere Kugel heißer, was entgegen dem 2.Hauptsatz der Wärmelehre mit einem Übergang von Wärme von einem kälteren zu einem wärmeren Körper, und mit der Vernichtung von Entropie verbunden ist. Rätselhaft bleibt, wie sich die Irrlehre von der Allgemeingültigkeit des 2.Hauptsatzes über ein Jahrhundert halten konnte."

Die Suche nach dem sogenannten "Dämon" in der Thermodynamik, der kalt von warm ohne Energieaufwand trennt, ist nicht neu. Auch dem Wirbelrohr wird eine solche Eigenschaft nachgesagt.
Als ein weiterer und meiner Meinung nach viel schwerwiegender "Dämon" könnte sich die Gravitation entpuppen. Nach den Theorien von Maxwell sollte eine isolierte Gassäule auch in einem Schwerefeld eine gleichmäßige Temperaturverteilung entlang ihrer Höhe aufweisen.
Josef Loschmidt hingegen hat bereits 1876 darauf hingewiesen, dass sich unter dem Einfluss der Schwerkraft ein Temperaturgefälle von unten warm und oben kalt einstellen muss. Die Erklärung dafür ist denkbar einfach, vertikal fliegende Moleküle werden auf ihrem Weg nach oben von der Schwerkraft abgebremst und nach unten hin beschleunigt. Im Mittel also treffen sie die untere Behälterwand mit einer höheren Geschwindigkeit als die obere. So wird Wärmeenergie von oben nach unten transportiert, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Ein solches Verhalten ist ganz klar eine Verletzung des 2.Hauptsatzes, da natürlich aus dieser Temperaturdifferenz fortwährend und ohne weiteren Aufwand Energie gewonnen werden kann und genau das will uns der 2.Hauptsatz verbieten.
Versuche in dieser Richtung haben den Effekt bestätigt, siehe www.firstgravitymachine.com.

Eine weitere Möglichkeit ist, die Wärmebewegung der Moleküle selbst auszunutzen. Makroskopisch betrachtet, bewegen sie sich völlig chaotisch und vermitteln uns der Eindruck der Temperatur. In kurzen Wegstrecken aber, der sogenannten mittleren freien Weglänge, bewegen sie sich geradlinig. Durch Strukturierung einer Oberfläche mit hinreichend kleinen Abmessungen ist es möglich, die Stöße der Moleküle so aufzufangen, dass eine resultierende Kraft übrig bleibt. Dieses Prinzip kommt einer Umkehrung der Turbomolekularpumpe gleich und könnte ähnlich wie ein Radiometer nur aus der Umgebungswärme eine Rotation erzeugen.

Noch einen Schritt weiter:
Wenn Sie noch nicht genug haben, spinnen wir diesen Gedanken weiter: Wir haben bis jetzt immer vorausgesetzt, dass es sich um einen Aufbau ähnlich einer Wärmepumpe handelt, die einen kalten Teil, den Absorber, und einen heißen Teil, den Kondensator, hat. Bei einer sich selbst treibenden Wärmepumpe wird immer die am kalten Teil zufließende Energie auch am heißen Teil wieder herauskommen, abgesehen von diversen Verlusten, die schon vorher zu Wärme werden. Erst wenn effektiv mechanische Energie abgenommen wird, fehlt ein Teil der Wärme beim Kondensator. Man könnte doch dieses nutzlose im Kreis pumpen der Wärmeenergie vermeiden, indem man Absorber und Kondensator unmittelbar miteinander in Berührung bringt. Jeder liefert dem anderen genau das, was er braucht. In Summe werden somit beide Teile genau um den Fehlbetrag der mechanisch abgenommenen Energie kälter sein und sich so die Energie aus der Umgebung holen. Das ist das perfekte Perpetuum mobile zweiter Art, angetrieben durch die in der Umgebung allgegenwärtige Wärmeenergie ! Warum sollte diese denn nicht in andere Formen umgewandelt werden können. Auch auf die Gefahr hin, dass ich mich wiederhole, aber sagen sie ja nicht, es ist wegen dem 2. Hauptsatz !

Diese Rückkopplung gibt es übrigens auch schon bei praktisch ausgeführten Wärmepumpen. Das Verfahren verwendet einen dritten Wärmetauscher, den so genannten Nachüberhitzer, nach dem Verdampfer. Durch ihn fließt das noch warme Kältemittel nach dem Verlassen des Kondensators. Dadurch kann noch mehr Wärme aus dem Rücklauf herausgezogen werden, wodurch sich eine tiefere Temperatur im Verdampfer und somit eine bessere Wärmeaufnahme ergibt. Solche teilweise rückgekoppelten Wärmepumpen erreichen sehr hohe Leistungszahlen von über 5. Wir sehen also, dass solche spekulativen Überlegungen sehr wohl auch in der Technik Anwendung finden, hier eben in leicht abgeschwächter Form. Mit dem Prinzip der Nachüberhitzung ist es möglich, so gute Wärmepumpen zu bauen, dass auch eine schlechte Wärmekraftmaschine, die nicht über den Carnot Wirkungsgrad hinauskommt, immer noch genug Energie aus der gepumpten Wärme für den Antrieb des Kompressors gewinnen kann.
Neben diesen Verfahren gibt es noch ein Konzept mit einem Wirbelrohr, welches das entspannte Kältemittel in einen kalten und warem Teilstrom zerlegt, wobei der warme über der Umgebungstemperatur liegt und wiederum zusätzlich Wärme abgeben kann. Auch gibt es ein Konzepte mit einer mechanischen Rückkopplung über eine Turbine anstelle des Entspannungsventils, die einen Vorverdichter antreibt.

Jetzt wird es esoterisch: (Esoterikseite)
Denken Sie einmal daran, was passiert, wenn wir so eine selbstlaufende Maschine, die nur sich selbst antreibt, in einen vollkommen wärmeisolierten Behälter stellen ?
Die Maschine wird weiterhin Wärme aus dem Inneren des Behälters entziehen und zu ihrem Antrieb verwenden. Jetzt ist es aber so, dass natürlich überall in der Maschine diverse Verluste auftreten. Mann könnte also annehmen, dass sie irgendwann die Wärme im Inneren der Kiste aufgebracht hat und zum Stillstand kommt. Ich behaupte aber jetzt, dass sie trotzdem weiterlaufen wird. Denn alle nur erdenklichen Verluste werden am Ende immer wieder in Wärme umgewandelt. Nehmen wir nur einmal z.B. die Reibung in den Lagern. Diese Energie geht unmittelbar in Wärme verloren und steht damit sofort wieder für den Antrieb zur Verfügung. Ähnlich ist es mit Schallwellen, die an einer entsprechenden Isolierung absorbiert und somit ebenfalls zu Wärme werden. (Setzt einen zusätzlich auch schalldichten Behälter voraus) Wer Probleme mit dem perfekten Behälter hat, der kann sich hier genau so gut das Gesamtsystem des Kosmos denken, denn dort kann einfach keine Energie verloren gehen !

Viele Frage drängen sich jetzt auf:
Was treibt denn die Maschine an und warum läuft sie überhaupt ? Oder anders ausgedrückt, was außer Energie hält das Ungleichgewicht von Kalt und Warm aufrecht, das die Maschine zum Lauf benötigt ? Doch nur die Struktur der Maschine selbst, oder gibt es vielleicht so etwas wie die Lebensenergie auch bei Maschinen ? Funktionieren gar nur solchen, die diese haben ? Übertragen wir als Lebewesen beim ersten Anwerfen der Maschine vielleicht sogar einen Teil unserer Lebensenergie auf die Maschine ?
Sie sehen also, Technik und besonders natürlich die Freie Energie, hat viel mit Esoterik zu tun. 

	Überlegungen zur Wärmepumpe finden sich auch in diesem Buch, wo versucht wird, durch Grundlagenexperimente und neue theoretische Ansätze mehr Licht in das Thema der Freien Energie zu bringen. Nähere Informationen zum Buch.
	Titel:	Grundlagen und Praxis der Freien Energie Alternative Theorien und interessante Experimente
	Autoren:	Harald Chmela und Wolfgang Wiedergut
	Verlag:	Erschienen im August 2004 im Franzis Verlag
	ISBN Nr.:	3-7723-4400-3

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