Wirkungsgrad

Energiewandler und Wirkungsgrad

Um die Effizienz des Energiewandlers darzustellen, nutzt man den Begriff „Wirkungsgrad“ (η). Er ist der Quotient aus Nutzenergie (in diesem Beispiel Strom (Pab)) und zugeführter Energie (der Kohle (Pzu)): η=Pab/Pzu. Der Wirkungsgrad η kann einen Wert zwischen 0 und 100 Prozent aufweisen.

Beispiele ausgewählter Energiewandler und ihr Wirkungsgrad

• Atomkraftwerk: 35%
• Kohlekraftwerk (in Dtl.): 38%
• Photovoltaik: bis zu 25%
• Wasserkraftwerk: 80-90%
• Dieselmotor: bis zu 50%
• Elektromotor: bis zu 99%
• Glühbirne: bis 5%
• Energiesparlampe: 25%

Ist ein Wirkungsgrad größer als 100 Prozent möglich?

Maschinen, die einen Wirkungsgrad von mehr als 100 Prozent haben, werden „Perpetuum Mobile“ („sich ständig Bewegendes“) genannt – sie existieren jedoch nicht bzw. nur in der Theorie. Wirkungsgrade von über 100 Prozent sind in der Realität unmöglich. Wird trotzdem von einem Wirkungsgrad von über 100 Prozent gesprochen, so resultiert dies daraus, dass nicht alle Energieanteile berücksichtigt wurden.

Beispielsweise preisen Hersteller von Brennwertkesseln gerne einen Wirkungsgrad von über 100 Prozent an. Als aufgewendete Energie wird dabei jedoch ausschließlich der reine Heizwert des Brennstoffes (z.B. Gas) zugrunde gelegt. Fachlich richtig ist es hingegen, für die Berechnung des Wirkungsgrades den Brennwert des Brennstoffes zu verwenden. Dieser setzt sich aus der insgesamt freiwerdenden Wärme abzüglich der Verdampfungswärme zusammen. Bei konventionellen Kesseln entweicht ein Teil der Wärme in Form von Wasserdampf ungenutzt durch den Schornstein. Bei Brennwertkesseln wird jedoch das Abgas soweit herunter gekühlt, dass es kondensiert. Die dabei freiwerdende Kondensationswärme kommt wiederum der Nutzenergie zugute. Dadurch kann tatsächlich ein Wirkungsgrad von bis zu 100 Prozent erreicht werden – mehr jedoch nicht. Im Praxisbetrieb kommen die Brennwertkessel durch unvermeidbare Oberflächen- oder Abgasverluste auf einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 96 Prozent.