Wirkungsgrad

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Wirkungsgrad

Stichpunkte

Allgemein
	Der Wirkungsgrad ist allgemein das VerhÃ¤ltnis von Nutzen zu Aufwand
	bei einer Maschine beispielsweise das VerhÃ¤ltnis von abgegebener zu zugefÃ¼hrter Leistung
	Bei WÃ¤rmeerzeugern ist stets zwischen Wirkungsgrad und Nutzungsgrad zu unterscheiden
	Der Nutzungsgrad ist kein VerhÃ¤ltnis von Leistungen sondern das VerhÃ¤lnis von WÃ¤rmemengen (WÃ¤rmemenge bzw
	Arbeit = Leistung x Zeit)
	Der Wirkungsgrad wird mit η (Eta) bezeichnet und hat einen Wert zwischen 0 und < 1 oder
	Wertebereich 2 Gesamtwirkungsgrad 3 WÃ¤rme-Wirkungsgrade 3.1 Thermischer Wirkungsgrad/Prozesswirkungsgrad 3.2 Anlagenwirkungsgrad 3.3 Feuerungstechnischer Wirkungsgrad 4 Wirkungsgrade grÃ¶ÃŸer 100 % 5 Beispiele 6 Siehe auch 7 Weblinks [Bearbeiten]
	in Prozenten ausgedrÃ¼ckt
	"Verbergen") 1 Wirkungsgrad
	zwischen 0 % und < 100 %. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
Wirkungsgrad, Wertebereich
	Der theoretisch mÃ¶gliche Wert von 1 bzw
	100 %
	weil bei allen VorgÃ¤ngen Energie durch WÃ¤rme oder Reibung in thermische Energie umgewandelt wird
	kann in der Praxis nicht erreicht werden
	Ein Wirkungsgrad grÃ¶ÃŸer als 1 entsprÃ¤che einem Perpetuum Mobile erster Art
	was aufgrund des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik nicht mÃ¶glich ist
	Bei WÃ¤rmekraftmaschinen ist der ideale Wirkungsgrad der Quotient aus der Differenz zwischen hÃ¶chster Temperatur und niedrigster Temperatur und der hÃ¶chsten Temperatur im gesamten Prozess
	Die Temperaturangaben sind dabei in Kelvin zu machen (siehe Carnot-Prozess). [Bearbeiten]
Gesamtwirkungsgrad
	so werden deren einzelne Wirkungsgrade zum Gesamtwirkungsgrad der Anlage multipliziert
	Arbeiten mehrere Maschinen hintereinander
	95) Transformator in der NÃ¤he des Verbrauchers 95 % (0
	4 x 0
	95 x 0
	8 = 0
	2888 oder 28
	8) Gesamtwirkungsgrad: 0
	4)
	Transformator am Kraftwerk 95 % (0
	95) Elektromotor im Haushalt 80 % (0
	Beispiele: Kraftwerk 40 % (0
	88 % [Bearbeiten]
	95 x 0
WÃ¤rme-Wirkungsgrade
	[Bearbeiten]
Thermischer Wirkungsgrad/Prozesswirkungsgrad
	z.B. einer WÃ¤rmepumpe an: <math> eta_{th} = frac{-P_{th}}{dot{Q}} <math> mit <math>eta_{th}<math> als dem thermischen Wirkungsgrad
	<math>P_{th}<math> der gewonne technischen Leistung und <math>dot{Q}<math> dem zugefÃ¼hrten WÃ¤rmestrom
	Der thermische Wirkungsgrad gibt das VerhÃ¤ltnis von der gewonnen technischen Leistung zum zugefÃ¼hrten WÃ¤rmestrom in einer WÃ¤rmekraftmaschine
	Der thermische Wirkungsgrad wird als BewertungsmaÃŸ fÃ¼r die EffektivitÃ¤t des Prozesses benutzt
	daher wird er auch Prozesswirkungsgrad genannt. [Bearbeiten]
Anlagenwirkungsgrad
	Wird die bei einem thermischen Umwandlungsprozess frei werdende AbwÃ¤rme weiter genutzt
	so vergrÃ¶ÃŸert sich der Wirkungsgrad der Anlage
	Ã–lvorwÃ¤rmung oder Fernheizung
	niedrigeren thermischen Wirkungsgrad (Prozesswirkungsgrad) zu unterscheiden
	zum Beispiel zur LuftvorwÃ¤rmung
	da ein Teil der eigentlich fÃ¼r den Prozess verlorengegangen WÃ¤rme trotzdem genutzt werden kann. Den sich daraus ergebenen Wirkungsgrad nennt man Anlagenwirkungsgrad um ihn von dem eigentlichen
	wie es bei Blockheizkraftwerken der Fall ist (siehe Tab. unten)
	Anlagenwirkungsgrade sind mit WÃ¤rmetauschern relativ einfach zu verbessern
	wÃ¤hrend die Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades hÃ¤ufig nur mit erheblichen MÃ¼hen und Forschungsaufwand verbunden ist. [Bearbeiten]
Feuerungstechnischer Wirkungsgrad
	Der feuerungstechnische Wirkungsgrad gibt die Nutzung der aus der Verbrennung eines Brennstoffes entstehenden WÃ¤rme an
	Er berÃ¼cksichtigt lediglich den WÃ¤rmeverlust durch Aufheizen der Abgase und Umgebungsluft des Feuers. Eine Bewertung der energetischen Effizienz eines WÃ¤rmeerzeugers allein mit Hilfe des gemessenen Abgasverlustes ist daher nicht mÃ¶glich
	Moderne Anlagen steigern den Wirkungsgrad durch Absenken der Abgas-Temperaturen und durch RÃ¼ckgewinnung der KondensationswÃ¤rme von Wasserdampf und Kohlenwasserstoffen
	wÃ¤hrend in alten Anlagen nur der Heizwert genutzt werden konnte
	Sie nutzen den Brennwert eines Brennstoffes
	Es werden hohe Anforderungen an die Kamin-Anlage gestellt
	Die Abgase mÃ¼ssen teilweise aktiv (z.B
	da sie nicht mehr warm genug sind
	um selbst aufzusteigen
	Ventilator) abtransportiert werden
	Der Schornstein ist korrosiven Angriffen durch Wasser ausgesetzt
	der aufgefangen und in die Verbrennung zurÃ¼ck gefÃ¼hrt werden muÃŸ. [Bearbeiten]
	Es bildet sich Teer
Wirkungsgrade grÃ¶ÃŸer 100 %
	Der bei Brennwertkesseln angegebene heizwertbezogene Wirkungsgrad von Ã¼ber 100 % entsteht aus der Berechnungsformel
	Dabei wird unter "aufgewendete Energie" der Heizwert des Brennstoffes angesetzt
	Der Heizwert berechnet sich jedoch aus der insgesamt frei werdenden WÃ¤rme abzÃ¼glich der VerdampfungswÃ¤rme fÃ¼r das bei der Verbrennung entstehende Wasser
	Der Heizwert beeinhaltet also nur einen Teil der gesamten Brennstoffenergie
	Im Unterschied zum "konventionellen" Heizkessel kÃ¼hlt man bei Brennwertkessel das Abgas soweit ab
	dass das bei der Verbrennung verdampfte Wasser kondensiert
	Die dabei frei werdende KondensationswÃ¤rme kommt der Nutzenergie zugute
	Wird der Wirkungsgrad nicht auf Basis des Heizwertes sondern auf Basis des Brennwertes des Brennstoffes berechnet
	wird im Idealfall ein Wirkungsgrad von 100 % erreicht. Ã„hnliches gilt fÃ¼r WÃ¤rmepumpen
	Auch diese erreichen Wirkungsgrade von Ã¼ber 100 % (handelsÃ¼bliche Systeme liegen bei 200 - 600 %)
	Ursache ist auch hier die Vorgehensweise bei der Berechnung
	Man teilt die nutzbare WÃ¤rmeleistung durch die aufgewendete elektrische Leistung
	Die WÃ¤rmepumpe fÃ¶rdert die WÃ¤rmeenergie nur aus der Umwelt und bringt sie auf das gewÃ¼nschte Temperaturniveau
	Dieser Teil der Energie wird aber in der Berechnung nicht unter Aufwand einbezogen
	Daher ist die bereitgestellte WÃ¤rmeleistung grÃ¶ÃŸer als die elektrisch aufgenommene Leistung
	Der Effekt bei der WÃ¤rmepumpe beruht zudem darauf
	WÃ¤rme (=Anergie) umgewandelt wird. [Bearbeiten]
	in eine minderwertige Energieform
	dass Strom
	der eine hochwertige Energieform (=Exergie) darstellt
Beispiele
	bei ca
	5 % Fahrraddynamo (7) Mechanisch Elektrisch 20-60 % Solarzelle Sonnenstrahlung Elektrisch 5-37 % Brennstoffzelle Chemisch Elektrisch 50-80 % (?) Thermoelement thermisch Elektrisch 4% Thermionische Stromumwandlung thermisch Elektrisch <30% MHD-Generator thermisch Elektrisch <30% Transformator Elektrisch Elektrisch 50-99
	bei Teillast
	1-5 % Kohle-Abbau
	Wirkungsgrad
	(3) Chemisch WÃ¤rme < 1 % (?) Gaskocher Chemisch WÃ¤rme 80-90 % Gaskocher
	Industrie Chemisch WÃ¤rme 80-90 % Generator (6) Mechanisch Elektrisch 95-99
	Erzeugung von Biomasse und anschlieÃŸende Verbrennung (1) Sonnenstrahlg WÃ¤rme 0
	als Kochstelle (?) Chemisch WÃ¤rme 5 % Offener Kamin Chemisch WÃ¤rme 10-30 % Kohleofen
	8 % Lautsprecher (8) Elektrisch akustisch 0.2-2 % Sendeanlage Elektrisch elektrisch 30-80 % HGÃœ (9) Elektrisch elektrisch 95 % Bemerkungen: (a) bei Vollast bis zu 30%
	Abbau von Kohle und anschlieÃŸende Verbrennung (2) Mechanisch WÃ¤rme 80 % Sonnenkollektor Sonnenstrahlg WÃ¤rme bis 85 % Lagerfeuer (3) Chemisch WÃ¤rme 80-90 % (?) Lagerfeuer als Kochstelle
	Haushalt Chemisch WÃ¤rme 30-50 % Kohleofen
	Beispiele GerÃ¤taufgewandte EnergieNutzenergieWirkungsgrad Dampfmaschine Chemisch mechanisch 3-10 % Ottomotor (a) Chemisch mechanisch 10-30 % Dieselmotor (b) Chemisch Mechanisch 30-35 % Turbinentriebwerk(Zivilluftfahrt) Chemisch Mechanisch 40 % Kraftwerk (4) Chemisch Elektrisch 25-55 % Kraftwerk mit Kraft-WÃ¤rme-Kopplung (5)Chemisch Elektr. + WÃ¤rme ~85% Wasserkraftwerk GravitationspotenziellElektrisch 80-90 % Elektromotor Elektrisch Mechanisch 20-95 % Photosynthese
	(Auto
	die zur Erzeugung von Biomasse (z
	100 km/h) unter 10%. (b) Teillastwerte bitte einfÃ¼gen. (1) Anteil der Sonnenenergie
	BH
	die zur Verbrennung zur VerfÃ¼gung steht. (3) Ein Lagerfeuer setzt den Heizwert des Brennstoffs mit hohem Wirkungsgrad in WÃ¤rme um (Unterscheidung zwischen Brenn- und Heizwert beachten)A
	olz) genutzt wird
	die anschlieÃŸend zur Verbrennung zur VerfÃ¼gung steht. (2) Energie der gefÃ¶rderten Kohle
	ber nur ein geringer Teil der WÃ¤rme erhitzt einen Topf
	der Ã¼ber dem Feuer hÃ¤ngtD
	er grÃ¶ÃŸte Teil erwÃ¤rmt die umgebende Luft. (4) Dies gilt fÃ¼r alle WÃ¤rmekraftwerke
	Erdgas
	ErdÃ¶l und Kernenergie (siehe Carnot-WÃ¤rmekraftmaschine). (5) Der hohe Wert gilt nur dann
	wenn die WÃ¤rme zB
	also fÃ¼r Kohle
	. fÃ¼r Fernheizung auch genutzt wird. (6) Gas- Dampf- bzwW
	asserturbinen besitzen einen Wirkungsgrad Ã¼ber 95%E
	besonders effektive Dynamos mit ReiberÃ¤dchen erreichen 25-30%6
	Wasser) aus (4)
	s ist die Bereitstellung der Prozessmittel (strÃ¶mendes Gas
	und die Umform- und Leitungsverluste
	die den Wirkungsgrad bis zur Steckdose auf unter 30% begrenzen. (7) Bei fast allen Fahrraddynamos ist der Wirkungsgrad bei ca 20% anzutreffen
	0% lassen sich nur durch alternative Bauarten im optimalen Geschwindigkeitsbereich erreichen. (8) Anders als bei BÃ¼hnenlautsprechern ist bei Heim-Lautsprechern und Studio-Monitoren die klangneutrale Wiedergabe wichtiger als "lauter" Wirkungsgrad. (9) ohne Leitungsverluste Beispiele fÃ¼r den Wirkungsgrad von Lichtquellen siehe: Lichtausbeute [Bearbeiten]
Siehe auch
	Energieeinsparung Erntefaktor von Kraftwerken [Bearbeiten]
Weblinks
	Warum ist der elektrische Wirkungsgrad von Kernkraftwerken in der Regel niedriger als der von Kohlekraftwerken? (http://www.energie-fakten.de/html/wirkungsgrad-kohle-kkw.html) en:Electrical efficiency

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Wirkungsgrad aus der freien Enzyklopädie wikipedia und steht unter der GNU Lizenz für freie Dokumentation. In der wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

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Allgemein

Wirkungsgrad, Wertebereich

Gesamtwirkungsgrad

WÃ¤rme-Wirkungsgrade

Thermischer Wirkungsgrad/Prozesswirkungsgrad

Anlagenwirkungsgrad

Feuerungstechnischer Wirkungsgrad

Wirkungsgrade grÃ¶ÃŸer 100 %

Beispiele

Siehe auch

Weblinks