Effektivitet

Effektiviteten til en glødelampe (representert som et Sankey-diagram )

Den grad av effektivitet beskriver effektiviteten av en teknisk enhet eller system som et forhold mellom den dimensjon antall eller prosentandel , og vanligvis er forholdet mellom den nyttig energi til den energi som leveres . Hvis det ikke er korrupsjon gjennom lagret energi, kan kraften også beregnes som forholdet mellom nytteeffekten og den tilførte kraften . Vanligvis er effektiviteten betegnet med den greske bokstaven ( eta ) og kan ha verdier mellom 0 og 1: ${\ displaystyle E _ {\ mathrm {from}}}$ ${\ displaystyle E _ {\ mathrm {zu}}}$ ${\ displaystyle P _ {\ mathrm {from}}}$ ${\ displaystyle P _ {\ mathrm {zu}}}$ ${\ displaystyle \ eta}$

{\ displaystyle \ eta = {\ frac {E _ {\ mathrm {from}}} {E _ {\ mathrm {to}}}}}

eller

{\ displaystyle \ eta = {\ frac {P _ {\ mathrm {from}}} {P _ {\ mathrm {to}}}}}

${\ displaystyle P _ {\ mathrm {from}}}$ er for eksempel den mekaniske kraften som en elektrisk motor leverer til akselen og den elektriske kraften som blir matet til motoren. ${\ displaystyle P _ {\ mathrm {zu}}}$

Den kvalitet klasse , på den annen side, beskriver kun innvendige tap i en maskin og er vanligvis betydelig bedre.

Den forskjell mellom inngangs- og utgangseffekten er referert til som strømbrudd .

I tillegg til den generelle definisjonen, har andre begreper som grad av utnyttelse eller ytelse blitt etablert, som avhengig av spesialistområdet tar hensyn til visse grenseforhold og særegenheter ved energistrømmen i de aktuelle systemene . For eksempel har grader av utnyttelse eller ytelsestall ofte en observasjonsperiode (vanligvis ett år) som energiene legges sammen over.

Den nåværende forbrukte eller frigjorte kraften eller energien kan være veldig forskjellig, uavhengig av graden av effektivitet hvis kraften eller energiforbruket og effekten oppstår på forskjellige tidspunkter, for eksempel når du lader og tømmer et batteri , eller når solenergi absorberes av planter planter slipper senere ut ved å brenne.

Verdiområde

Det teoretisk mulige verdiområdet er fra 0 til 1 eller 0 til 100%. Den høyeste verdien (1 eller 100%) kan ikke oppnås i praksis med maskiner, fordi i alle prosesser omdannes energi til termisk energi gjennom varme eller friksjon . Når det gjelder varmemotorer, er effektiviteten også begrenset av tap av eksos og kan aldri overstige den ideelle effektiviteten til Carnot-prosessen .

En effektivitet større enn 1 vil tilsvare en maskin for evig bevegelse av den første typen, som bryter loven om bevaring av energi . Enheter som avgir mer energi enn de absorberer eller har lagret, er ikke mulig.

Effektivitetssammenligning mellom enheter med forskjellige teknologier er bare meningsfull hvis alle energistrømmer er inkludert i beregningen. Men med mange teknologier, til og med standardbaserte effektivitetsdata, gjelder bare den maksimale energien som kan utnyttes av den respektive teknologien, for eksempel for vedovner, er de typiske effektivitetsdataene ikke relatert til fullstendig forbrenningsenthalpi, men til treets lavere brennverdi. Hvis innretninger sammenlignes med hensyn til effektiviteten, kan det, på grunn av faktisk ikke tillatt bruk av samme referanseramme, oppnås virkningsgrad over 1. For eksempel, når det gjelder kjeler med kondenseringsteknologi , spesifiseres ofte en fiktiv kjeleeffektivitet> 1 hvis den ekstra kondensvarmen tilsettes brennverdien som ved vanlig forbrenning .

Mekanisk effektivitet

Den mekaniske effektiviteten er spesifisert for for eksempel girkasser eller lagre , og er en del av den totale effektiviteten til et system (f.eks. Drivverk ). Det tar hensyn til tapene på grunn av friksjon, som reduserer den mekaniske inngangseffekten og fører til oppvarming av komponentene ( spillvarme ). Friksjonstap oppstår ved direkte friksjon mellom bevegelige overflater ( glidning ), ved klipping av smørefilmer eller strømningstap i væsker , spesielt luftfriksjon med raske strømmer eller ved pumping i stempelmotorer .

Biologiske effektiviteter

Muskler omdanner kjemisk energi fra mat til mekanisk energi. Også her kan en effektivitet estimeres ut fra forholdet mellom energien som forbrukes som mat og det mekaniske arbeidet som frigjøres. For flymuskulaturen til duene er det gitt ca. 20% -25%, for ørret ca. 45%.

Slike effektiviteter kan f.eks. Bestemmes ved bruk av indirekte kalorimetri .

Varmeeffektivitet

Termisk effektivitet (prosesseffektivitet)

temperatur

Den øvre grensen for enhver termisk effektivitet er Carnot-effektiviteten :

{\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {C}} = 1 - {\ frac {T _ {\ mathrm {n}}} {T _ {\ mathrm {h}}}}}

,

der de laveste og høyeste temperaturene som forekommer i prosessen er i Kelvin. ${\ displaystyle T _ {\ mathrm {n}}}$ ${\ displaystyle T _ {\ mathrm {h}}}$

makt

Den mekaniske eller termiske effektiviteten eller prosesseffektiviteten er forholdet mellom den mekaniske effekten som oppnås og varmestrømmen tilført i en varmemotor , f.eks. B. en dampturbin til:

{\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {th}} = {\ frac {P _ {\ mathrm {mech}}} {\ dot {Q}}}}

med som den termiske effektiviteten, med (i watt) som den mekaniske effekten som er oppnådd og med (i watt) som den tilførte varmestrømmen. ${\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {th}}}$ ${\ displaystyle P}$ ${\ displaystyle {\ dot {Q}}}$

energi

Hvis den spesifikke oppvarmingsenergien til drivstoffet ( i kWh / kg) og maskinens spesifikke drivstofforbruk ( i kg / kWh) er kjent, kan den mekaniske eller termiske effektiviteten (kraft fra varme) beregnes: ${\ displaystyle H_ {i}}$ ${\ displaystyle b_ {e}}$

{\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {th}} = {\ frac {1} {{H_ {i}} \ cdot {b_ {e}}}}}

Avfyringseffektivitet

Den forbrenningseffektivitet (FTW) angir bruk av den varme som resulterer fra forbrenningen av et brennstoff ved nominell effekt . Det tar bare hensyn til varmetapet på grunn av avkjøling av eksosgassene til omgivelsestemperatur. En evaluering av energivirkningen til en varmegenerator ved hjelp av dette avgastapet alene er mulig hvis alle andre tap er ubetydelige. Frem til slutten av 1900-tallet var denne omtrentlige beregningen vanlig for varmesystemer ; i dag vurderes systemeffektiviteten eller den årlige bruksgraden .

FTW er forskjellen mellom 1 (100%) og tap av eksos : ${\ displaystyle q _ {\ mathrm {a}}}$

{\ displaystyle \ eta _ {\ text {FTW}} = 1-q _ {\ mathrm {a}}}

Moderne systemer øker effektiviteten ved å senke avgastemperaturene og ved å gjenvinne kondensvarmen fra vanndamp og hydrokarboner. De bruker brennstoffens brennverdi , mens bare brennverdien kan brukes i gamle systemer . Det er høye krav til peisanlegget. Noen av avgassene må fjernes aktivt (f.eks. Blåser), da de ikke lenger er varme nok til å stige opp av seg selv. Den skorstein er utsatt for korrosive angrep fra forbrenningsrester soting ). Under visse forhold dannes det også tjære som må samles opp og returneres til forbrenningen.

Fullkondenserende kjeler , luft- / røykgassystemet eller oppvarming av tilstøtende rom, bruker også den latente restvarmen til røykgassen under returtemperaturen til det normale varmesystemet i kondenserende kjeler. Det skal imidlertid bemerkes at gasser har lav varmelagringskapasitet , og noen ganger kan en høyere økonomisk fordel oppnås med bedre varmeisolering av huset eller andre energibesparende tiltak "for de samme pengene".

Varmeeffekten på grunn av reaksjonsenthalpiene i dannelsen av nitrogenoksider eller reduksjonen av disse ved å senke forbrenningstemperaturene ved hjelp av porebrennere eller katalytiske brennere blir ikke tatt med i beregningsmetoden for forbrenningseffektiviteten (som er ikke lenger topp moderne og er derfor utdatert).

Kjeleeffektivitet

Kjeleeffektiviteten hK (%) er forholdet mellom nominell varmeeffekt i prosent av nominell varmebelastning målt i konstant kontinuerlig drift ved nominell varmeeffekt. I likhet med FTW tar det også hensyn til avgastapet, men også varmetapet til omgivelsene til installasjonsrommet.

Eksergetisk effektivitet

Den eksergetiske effektiviteten, også kalt isentropisk effektivitet, brukes mest til å beskrive varmemotorer som ikke bare avgir mekanisk eller elektrisk energi, men som også gir nyttig varme. Her må de to forskjellige energikvaliteter (jf. Termodynamikkens 2. lov ) bringes til en fellesnevner. Exergy står for den tekniske arbeidsevnen; isentropiske prosesser endrer ikke entropien.

Termisk energi kan ikke omdannes helt til andre former for energi (f.eks. Elektrisk energi, mekanisk energi). De to begrepene anergi og eksergi beskriver hvilken del av den termiske energien som kan omdannes til nyttig fysisk arbeid (eksergi) og hvilken del som må frigjøres i miljøet som ubrukelig spillvarme (anergi) for å spre energien til energiomdannelsen. . Følgende gjelder:

{\ displaystyle {\ text {Energy}} = {\ text {Anergy}} + {\ text {Exergy}}}

Produksjon av varme, selv i en kondenserende kjele med en nominell effektivitet på 100%, er alltid forbundet med produksjon av entropi. Dermed består varme ved lav temperatur av mye anergi og lite eksergi. Eksergiinnholdet i varme tilsvarer Carnot-faktoren.

Effektiviteten til en ekte varmemotor er alltid mindre enn eller lik den for den ideelle varmemotoren, Carnot-effektiviteten

{\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {C}} = 1 - {\ frac {T _ {\ mathrm {i}}} {T _ {\ mathrm {s}}}}}

med som lavere temperatur (dårligere) og som øvre temperatur (overlegen). ${\ displaystyle T _ {\ mathrm {i}}}$ ${\ displaystyle T _ {\ mathrm {s}}}$

Den eksergetiske effektiviteten til en energiomdannelse relaterer alle innkommende og utgående energistrømmer til eksergiinnholdet, dvs. evnen til å jobbe.

{\ displaystyle \ eta _ {\ text {exergetic}} = {\ frac {\ text {Exergy output}} {\ text {Exergy input}}}

Brutto og netto effektivitet

Spesielt når det gjelder termiske kraftverk skilles det mellom brutto og netto effektivitet. Bruttoeffektiviteten er relatert til bruttoproduksjonen , dvs. den elektriske effekten uten å ta hensyn til interne forbrukere som f.eks B. Matevannspumpe : ${\ displaystyle P _ {\ text {gross}}}$

{\ displaystyle \ eta _ {\ text {gross}} = {\ frac {P _ {\ text {gross}}} {{\ dot {m}} \ cdot H _ {\ text {u}}}}}

(Her er massestrømmen av tilført brennstoff og den brennverdi av det brensel). ${\ displaystyle {\ dot {m}}}$ ${\ displaystyle H _ {\ text {u}}}$

Nettoeffektiviteten, derimot, er relatert til nettoutgangen , dvs. den elektriske effekten etter å ha trukket strømforbruket til interne forbrukere : ${\ displaystyle P _ {\ mathrm {net}}}$ ${\ displaystyle P _ {\ mathrm {EB}}}$

{\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {net}} = {\ frac {P _ {\ mathrm {gross}} -P _ {\ mathrm {EB}}} {{\ dot {m}} \ cdot H _ {\ text {u}}}} = {\ frac {P _ {\ mathrm {net}}} {{\ dot {m}} \ cdot H _ {\ text {u}}}}}

I det tyskspråklige området er nettoeffektiviteten gitt for kraftverk, med mindre noe annet er eksplisitt oppgitt.

Anleggseffektivitet og total effektivitet

Hvis flere maskiner og transformatorer fungerer etter hverandre, multipliseres deres individuelle effektivitet med systemets samlede effektivitet , systemeffektiviteten . ${\ displaystyle \ eta _ {\ text {total}}}$

{\ displaystyle \ eta _ {\ text {total}} = \ eta _ {1} \ cdot \ eta _ {2} \ dotsm \ eta _ {n} = \ prod _ {i = 1} ^ {n} \ eta _ {i}}

Eksempel:

Kraftverk med generator 40% (0,40)
Transformator ved kraftverket 99% (0,99)
Transformator nær forbrukeren 95% (0,95)
Elektrisk motor 90% (0,90)

Total effektivitet: eller 34%. ${\ displaystyle \ eta _ {\ text {total}} = 0 {,} 40 \ ganger 0 {,} 99 \ ganger 0 {,} 95 \ ganger 0 {,} 90 \ ca 0 {,} 34}$

I dette eksemplet antas det at energioverføringen mellom de enkelte maskinene skjer uten tap. Hvis dette ikke er tilfelle, må også effektiviteten til energioverføringen tas i betraktning.

Hvis spillvarmen som frigjøres under en termisk omdannelsesprosess brukes videre, for eksempel til luftoppvarming, oljeoppvarming eller fjernvarme, slik det er tilfelle med kraftvarmeanlegg (se tabell nedenfor), øker effektiviteten til systemet, som en del av den som faktisk brukes til prosessen mistet varme kan fremdeles brukes.

Årlig effektivitet

Den årlige bruksgraden er den årlige gjennomsnittlige systemeffektiviteten over alle driftssyklusene til en varmegenerator.

Det muliggjør en mer realistisk kostnads-nytte-beregning for energisparetiltak enn det som er mulig med den omtrentlige beregningen av FTW. Siden selv gjennomsnittlige hus forbruker mindre og mindre energi ved å forbedre isolasjonen , blir hensynet til andre tap viktigere og viktigere. Dette inkluderer varmetap fra varmegeneratoren på grunn av stråling , tap på grunn av kondens av vannet i drivstoffet, nødvendig varme på grunn av hyppig oppstart av oppvarmingen med dårlig effektivitet i oppstartsfasen, kort brennertid på grunn av at kjelen er for stor.

Selv om moderne individuelle enheter i et varmesystem vanligvis har en virkningsgrad på over 90% ved nominell effekt, er den årlige bruksgraden bare 60–80%, som sendes ut av radiatoren.

Standard utnyttelsesgrad

Standard bruksgrad inkluderer den nye teknologien til kondenserende kjele med modulerende utgangsregulering ( dellastoperasjon ) gjennom gradert dellast på 12,8%, 30,3%, 38,8%, 47,6% og 62,6% av den nominelle effekten.

Beregningen er spesifisert i samsvar med DIN 4702 del 8 for

Oppvarmingsmodus,
kombinert oppvarmingsdrift med bare rundt fem prosent oppvarming av varmt vann,
Varmtvannsoppvarming.

Effektivitet større enn 100%

Maskiner med virkningsgrad større enn 100% blir referert til som “evighetsmaskiner av første slag”. Slike maskiner kan ikke engang eksistere teoretisk på grunn av loven om bevaring av energi . Hvis det i praksis gis virkningsgrad over 100%, er årsaken etableringen av en ufullstendig energibalans ligning .

Et eksempel er kondenserende kjeler, hvorav noen har brennverdirelaterte virkningsgrader på over 100%. Brennstoffets brennverdi brukes under “brukt energi” . Beregningsverdien beregnes imidlertid fra den totale frigitte varmen minus fordampningsvarmen for vannet som produseres under forbrenningen. Brennverdien inkluderer derfor bare en del av den totale drivstoffenergien. I motsetning til "konvensjonelle" kjeler blir røykgassen i kondenseringskjelen avkjølt i en slik grad at vannet som har fordampet under forbrenningen kondenserer. Kondensvarmen som frigjøres i prosessen, gagner den nyttige energien , men ble først ikke regnet som inngående energi .

Hvis effektiviteten ikke beregnes på grunnlag av brennverdien, men på grunnlag av brennstoffens brennverdi , oppnås ideelt sett en effektivitet på 100%.

Varmepumper og kjølesystemer - f.eks. B. Klimaanlegg og kjøleskap - fungerer som omvendt varmemotor . I spesialistlitteraturen, i tillegg til begrepet “effektivitet”, brukes ytelseskoeffisienten ( ) som et mål på effektiviteten for disse enhetene . Imidlertid refererer produsentens spesifikasjoner ofte til koeffisientens ytelse for kjølesystemer som "effektivitet". Varmepumpen trekker ut varmeenergien fra omgivelsene og bringer den til ønsket temperaturnivå. Den totale tilførte varmeeffekten er større enn varmeeffekten som genereres under kompresjonsprosessen. Derfor oppnås “effektivitet” på over 100% for denne prosessen. Typiske verdier er mellom 300% og 800%, noe som tilsvarer en effektivitet (= ytelsestall) på 3 til 8. For å unngå forvirring er den termiske effektiviteten til varmepumper og kjølemaskiner som COP (engl. C oefficient O f P performance) referert til som er mindre enn den gjensidige Carnot-effektiviteten. ${\ displaystyle \ varepsilon}$

Eksempler

Effektivitet, eksempler
Maskin, prosess	Energi brukt	Nyttig energi	Effektivitet [%]
Tilførsel av nyttig energi
Atomkraftverk	kjernefysisk	elektrisk	33
Kraftverk med kombinert syklus ( naturgass )	kjemisk	elektrisk	50-62
Best før generator	kinetisk	elektrisk	30 (maks.)
Solcelle	elektromagnetisk (solstråling)	elektrisk	5–27 (40)
Termoelement (termoelektrisk generator)	termisk	elektrisk	3-8
Termisk kraftverk ( kull )	kjemisk	elektrisk	25-50
Termisk kraftverk eller motor med kombinert varme og kraft	kjemisk	elektrisk og (termisk) **)	30–40 og (50–60)
Vannkraftverk	mekanisk	elektrisk	80-90
Vindturbin	mekanisk	elektrisk	50 (maks.)
Elektrolyse av vann	elektrisk	kjemisk	70-80
Termolyse av vann	termisk	kjemisk	90 (fiktiv)
maskiner og enheter
Brenselcelle	kjemisk	elektrisk	20-60
Dampmotor	kjemisk	mekanisk	3-44
Stirling-motor	termisk	mekanisk	10-66
Pulsstrålemotor	kjemisk	mekanisk	?
Otto motor (1000 hk på det beste punktet)	kjemisk	mekanisk	35-40
Dieselmotor (10.000 hk med turbo- og ladeluftkjøling)	kjemisk	mekanisk	50
Totakts marine diesel (100.000 hk eksosventilstyrt , med turbo- og ladeluftkjøling)	kjemisk	mekanisk	55
Elektrisk motor på sitt beste	elektrisk	mekanisk	94-99,5 (> 90)
sykkel	mekanisk	mekanisk	90 (min.)
Sykkeldynamo	mekanisk	elektrisk	20-65
Gasskompressor / gassturbin	mekanisk	mekanisk	90 (ca.)
generator	mekanisk	elektrisk	95-99.3
Glødelampe (ingen halogenlampe)	elektrisk	elektromagnet. (synlig lys)	3-5
Høyspent likestrømskobling	elektrisk	elektrisk	95
høyttaler	elektrisk	akustisk	0,1–40, typ. 0,3 for hi-fi
LED	elektrisk	elektromagnet. (synlig lys)	5-25
Bytte strømforsyning (for el-enheter)	elektrisk	elektrisk	50-95
Overføringssystem	elektrisk	elektromagnetisk ( radiobølger )	30-80
Termoelement	termisk	elektrisk	3-8
transformator	elektrisk	elektrisk	50-99,7
Turbinmotor (sivil luftfart )	kjemisk	mekanisk	40 (maks.)
Inverter	elektrisk	elektrisk	93-98
Girpumpe	mekanisk	mekanisk	90 (maks.)
Varmeproduksjon
Gasskomfyr (husholdning)	kjemisk	termisk	30-40
Elektrisk komfyr (husholdning)	elektrisk	termisk	50-60
Oppvarming av gass	kjemisk	termisk	80-90
Kullkomfyr (husholdning)	kjemisk	termisk	30-50
Kullovn (industri)	kjemisk	termisk	80-90
Bål	kjemisk	termisk	15 (maks.)
Åpen peis	kjemisk	termisk	10-30
Solfanger	elektromagnetisk (solstråling)	termisk	85 (maks.)
Kjele , el-varme	elektrisk	termisk	80-98
Naturlige prosesser
Fotosyntese reaksjon	elektromagnetisk (sollys)	kjemisk	35
Firefly ( glødreaksjon )	kjemisk	elektromagnetisk (lys)	95 (maks.)
Menneskelig ( skjelettmuskulatur )	kjemisk	mekanisk	0-30
Større prosesser
Kullgruvedrift (utvinning av kull og påfølgende forbrenning)	kjemisk	termisk	30–60 (?)
Fotosyntese (produksjon av biomasse og påfølgende forbrenning)	elektromagnetisk (sollys)	kjemisk	0,1-2,5

Merknader:

↑ ^a^b^c
Det er generelt ikke mulig å spesifisere en effektivitet for nyttige variabler som har en annen dimensjon enn energi eller kraft. Når det gjelder lyskilder som slike. B. den nyttige variabelen er lysstrømmen , som tar hensyn til den spektrale følsomheten til det menneskelige øye. Parameteren for effektiviteten til en lyskilde er lysutgangen (enhet: lumen per watt ). Det er imidlertid mulig å spesifisere effektiviteten som forholdet mellom strålingseffekten i et "ideelt spektrum" og forbrukseffekten. Hvis du velger et ideelt spektrum som tilsvarer svart kroppsspektrum
i det synlige området mellom 400 og 700 nanometer og er null utenfor dette, resulterer dette i en effektivitet på rundt 5% for et svart kroppsspektrum ved 2700 Kelvin (omtrent standard glødelampe lampe 60 watt). På grunn av de uskarpe grensene for det synlige spekteret til det infrarøde og ultrafiolette området, er en slik definisjon ikke entydig.
- For eksempler på lyskildens effektivitet
, se: Lyseffektivitet .

Dietrich Pelte: Fremtiden for vår energiforsyning: En analyse fra et matematisk og vitenskapelig synspunkt . Springer DE, 26. november 2009, ISBN 978-3-8348-0989-6 , s. 32– (åpnet 10. februar 2013).

↑ Når det tas hensyn til varmen, snakker man oftere om utnyttelsesgraden . Effektiviteten for å produsere elektrisitet er lavere når varme utvinnes enn uten varmeutvinning.
↑ Effektiviteten av vindkraftanlegg er begrenset av det faktum at, i henhold til Betz lov, et maksimum på 59,3% av den mekaniske kraften som finnes i vinden kan omdannes til utnyttbar energi. Siden forholdet mellom kraften som leveres til rotorakselen og effekten som strømningen mangler i kjølvannet, er mellom 70 og 85% i en moderne vindturbin, beregnes den gitte verdien fra 85% på 59,3%.
↑ Effektiviteten til nesten alle sykkeldynamoer er rundt 20%, spesielt effektive dynamoer med friksjonshjul når 25–30%. Verdier på 65% kan bare oppnås med alternative design, for eksempel navdynamoer i det optimale hastighetsområdet.
↑ Ifølge Siemens-nettstedet (PDF): 'Når det gjelder aerodynamikk, er effektiviteten allerede 92%,' avslører Bernard Becker. 'To til tre prosentpoeng kan fremdeles være der.'
↑ Gass- og dampturbiner har en virkningsgrad på over 95%. I termiske kraftverk begrenser Carnot-syklusen den totale effektiviteten til 35–60%. I tillegg er det forming og linjetap opp til sluttbrukeren. Vannturbiner har en hydraulisk virkningsgrad på over 95%, men den effektive virkningsgraden til en maskingruppe (reservoartrykkrørs turbinegenerator eller damturbinegenerator) er vanligvis 70 til maksimalt 87% på grunn av mekanisk og elektromagnetisk friksjon / varmetap.
↑ uten linjetap
I motsetning til scenehøyttalere er lydnøytral gjengivelse viktigere enn "høy" effektivitet med hjemmehøyttalere og studiomonitorer. Når det gjelder høyttalere, blir den såkalte "effektiviteten" ofte gitt i dataene, noe som ikke er i det hele tatt. Det du finner der er det karakteristiske lydtrykknivået i dB / W / m - dB per watt i en avstand på en meter, eller bedre dB / (W * m) - som, uvitende, ofte omtales som effektivitet.
↑ Termoelementer brukes også til noen formål for å gi nyttig energi.
↑ ^a^b A gasskomfyr varmer opp området. En elektrisk induksjonskoker varmer kokekaret målrettet, med varmetap i induksjonselektronikken. Imidlertid er det bare effektiviteten på konverteringsstedet som tas i betraktning og ikke energitapet under kraftproduksjon. Hvis dette tas i betraktning, er en gasskomfyr minst like effektiv som en elektrisk komfyr - avhengig av effektiviteten til kraftverket.
↑ Et bål er brennstoffets brennverdi med høy effektivitet i varme (skille mellom brennpunkt og brennende tone). Men bare en liten del av varmen varmer opp en gryte som henger over bålet. Det meste varmer opp luften rundt.
↑ Lett reaksjon , dvs. oppdeling av vann i protoner, elektroner og oksygen.
↑ Minimum 0 er resultatet av at musklene også bruker energi under aktiviteter der det ikke utføres noe arbeid (se holdearbeid ). Eksempel for å illustrere: et bord , i motsetning til en muskel, kan holde en tung gjenstand i posisjon uten behov for energiforsyning.
↑ Effektivitet med kulluttak: Hvor mange tonn brunkull eller hardkull har du for å utvinne og konvertere til elektrisitet til produksjonsanleggene for å kunne selge ett tonn?
↑ total effektivitet, d. H. også inkludert energi som er nødvendig for å gi reaksjonsmolekylene.

**) Å spesifisere en effektivitet med forskjellige "målenergityper", i dette tilfellet elektriske og termiske, gir ikke mening, siden disse energitypene har en annen "verdi" (se også entropi). På denne måten kan elektrisk og mekanisk energi omdannes 100% til varme, i den andre retningen fungerer dette bare innenfor grensene nevnt ovenfor. Eksempel: et kombinert varme- og kraftverk med omdannelse til 30% elektrisk og 60% termisk energi vil resultere i en (falsk) "effektivitet" på 30% + 60% = 90% i henhold til denne betraktningen. Med et kombinert sykluskraftverk med 60% elektrisk effektivitet, kan 30% elektrisk energi gjøres tilgjengelig og en varmepumpe kan drives med de resterende 30% elektrisk energi. Med et brukstall på 5 får du 150% varme (f.eks. For oppvarming) - det vil si 2,5 ganger mengden av kraftvarmen.

Spesifikasjon av effektiviteten for høyttalerdata

Akustisk effektivitet η (Eta) til en høyttaler:

{\ displaystyle \ eta = {\ frac {P _ {\ mathrm {ak}}} {P _ {\ mathrm {e}}}}}

P _ak = akustisk effekt

P _e = tilført elektrisk kraft

Definisjonen av akustisk effektivitet tilsvarer den for akustisk konvertering.

I høyttalerdataene blir den svært lave effektiviteten aldri gitt i prosent, men det karakteristiske lydtrykknivået i dB / W / m (eller dB / (W · m)), som feilaktig blir referert til som "effektivitet". Effektiviteten er mellom 0,002 og 0,02 - så bare mellom 0,2 og 2 prosent. Det kan konverteres til det karakteristiske lydtrykket:

{\ displaystyle {\ text {lydtrykknivå i dB}} = 112 + 10 \ cdot \ log _ {10} ({\ text {effektivitet}})}

Effektivitet	i prosent	Lydtrykknivå
0,05	5%	99 dB
0,02	2%	95 dB
0,01	1 %	92 dB
0,005	0,5%	89 dB
0,002	0,2%	85 dB

Se også

litteratur

Adolf J. Schwab: Elektriske energisystemer - generering, transport, overføring og distribusjon av elektrisk energi. Springer Verlag, 2006, ISBN 3-540-29664-6 , s. 76.
Joachim Grehn, Joachim Krause: Metzler Physics . Schroedel Verlag, 1998, ISBN 3-507-10700-7 , s. 156-167.
Gerold Schneider, Irmingard Thannhausser: Fysikk . Trauner, Linz 1986, ISBN 3-85320-364-7 .

weblenker

Wiktionary: effektivitet - forklaringer av betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

↑ Herbert Oertel Jr., Sebastian Ruck: Bioströmungsmechanik . 2. utgave. Vieweg + Teubner Verlag / Springer Fachmedien, Wiesbaden 2012, ISBN 978-3-8348-1765-5 , 3.1.4 Energibalanse.
↑ Günter Cerbe: Grunnleggende om gassteknologi: gass innkjøp - gassdistribusjon - gassbruk . Hanser Verlag, mars 2008, ISBN 978-3-446-41352-8 , s. 114– (åpnet 10. februar 2013).
^ Adolf J. Schwab: elektriske energisystemer . Produksjon, transport, overføring og distribusjon av elektrisk energi. Springer, 2009, s. 84–86 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search [åpnet 4. januar 2012]).
↑ Varmtvann i husholdningen
↑ Klaus Golenhofen: grunnleggende lærebok Fysiologi: lærebok, kompendium, spørsmål og svar. Elsevier, München, ISBN 978-3-437-42482-3 , s. 110

[Anm-13-1] Det er generelt ikke mulig å spesifisere en effektivitet for nyttige variabler som har en annen dimensjon enn energi eller kraft. Når det gjelder lyskilder som slike. B. den nyttige variabelen er lysstrømmen , som tar hensyn til den spektrale følsomheten til det menneskelige øye. Parameteren for effektiviteten til en lyskilde er lysutgangen (enhet: lumen per watt ). Det er imidlertid mulig å spesifisere effektiviteten som forholdet mellom strålingseffekten i et "ideelt spektrum" og forbrukseffekten. Hvis du velger et ideelt spektrum som tilsvarer svart kroppsspektrum i det synlige området mellom 400 og 700 nanometer og er null utenfor dette, resulterer dette i en effektivitet på rundt 5% for et svart kroppsspektrum ved 2700 Kelvin (omtrent standard glødelampe lampe 60 watt). På grunn av de uskarpe grensene for det synlige spekteret til det infrarøde og ultrafiolette området, er en slik definisjon ikke entydig.
For eksempler på lyskildens effektivitet
, se: Lyseffektivitet .

[2] For eksempler på lyskildens effektivitet

[Anm-5-5] Når det tas hensyn til varmen, snakker man oftere om utnyttelsesgraden . Effektiviteten for å produsere elektrisitet er lavere når varme utvinnes enn uten varmeutvinning.

[Anm-12-6] Effektiviteten av vindkraftanlegg er begrenset av det faktum at, i henhold til Betz lov, et maksimum på 59,3% av den mekaniske kraften som finnes i vinden kan omdannes til utnyttbar energi. Siden forholdet mellom kraften som leveres til rotorakselen og effekten som strømningen mangler i kjølvannet, er mellom 70 og 85% i en moderne vindturbin, beregnes den gitte verdien fra 85% på 59,3%.

[Anm-7-7] Effektiviteten til nesten alle sykkeldynamoer er rundt 20%, spesielt effektive dynamoer med friksjonshjul når 25–30%. Verdier på 65% kan bare oppnås med alternative design, for eksempel navdynamoer i det optimale hastighetsområdet.

[Anm-16-8] Ifølge Siemens-nettstedet (PDF): 'Når det gjelder aerodynamikk, er effektiviteten allerede 92%,' avslører Bernard Becker. 'To til tre prosentpoeng kan fremdeles være der.'

[Anm-6-9] Gass- og dampturbiner har en virkningsgrad på over 95%. I termiske kraftverk begrenser Carnot-syklusen den totale effektiviteten til 35–60%. I tillegg er det forming og linjetap opp til sluttbrukeren. Vannturbiner har en hydraulisk virkningsgrad på over 95%, men den effektive virkningsgraden til en maskingruppe (reservoartrykkrørs turbinegenerator eller damturbinegenerator) er vanligvis 70 til maksimalt 87% på grunn av mekanisk og elektromagnetisk friksjon / varmetap.

[Anm-9-10] uten linjetap

[Anm-8-11] I motsetning til scenehøyttalere er lydnøytral gjengivelse viktigere enn "høy" effektivitet med hjemmehøyttalere og studiomonitorer. Når det gjelder høyttalere, blir den såkalte "effektiviteten" ofte gitt i dataene, noe som ikke er i det hele tatt. Det du finner der er det karakteristiske lydtrykknivået i dB / W / m - dB per watt i en avstand på en meter, eller bedre dB / (W * m) - som, uvitende, ofte omtales som effektivitet.

[Anm-10-12] Termoelementer brukes også til noen formål for å gi nyttig energi.

[Anm-4-13] A gasskomfyr varmer opp området. En elektrisk induksjonskoker varmer kokekaret målrettet, med varmetap i induksjonselektronikken. Imidlertid er det bare effektiviteten på konverteringsstedet som tas i betraktning og ikke energitapet under kraftproduksjon. Hvis dette tas i betraktning, er en gasskomfyr minst like effektiv som en elektrisk komfyr - avhengig av effektiviteten til kraftverket.

[Anm-3-14] Et bål er brennstoffets brennverdi med høy effektivitet i varme (skille mellom brennpunkt og brennende tone). Men bare en liten del av varmen varmer opp en gryte som henger over bålet. Det meste varmer opp luften rundt.

[Anm-1b-16] Lett reaksjon , dvs. oppdeling av vann i protoner, elektroner og oksygen.

[Anm-14-17] Minimum 0 er resultatet av at musklene også bruker energi under aktiviteter der det ikke utføres noe arbeid (se holdearbeid ). Eksempel for å illustrere: et bord , i motsetning til en muskel, kan holde en tung gjenstand i posisjon uten behov for energiforsyning.

[Anm-2-19] Effektivitet med kulluttak: Hvor mange tonn brunkull eller hardkull har du for å utvinne og konvertere til elektrisitet til produksjonsanleggene for å kunne selge ett tonn?

[Anm-1-20] total effektivitet, d. H. også inkludert energi som er nødvendig for å gi reaksjonsmolekylene.

[2] Herbert Oertel Jr., Sebastian Ruck: Bioströmungsmechanik . 2. utgave. Vieweg + Teubner Verlag / Springer Fachmedien, Wiesbaden 2012, ISBN 978-3-8348-1765-5 , 3.1.4 Energibalanse.

[Cerbe2008-3] Günter Cerbe: Grunnleggende om gassteknologi: gass innkjøp - gassdistribusjon - gassbruk . Hanser Verlag, mars 2008, ISBN 978-3-446-41352-8 , s. 114– (åpnet 10. februar 2013).

[4] Adolf J. Schwab: elektriske energisystemer . Produksjon, transport, overføring og distribusjon av elektrisk energi. Springer, 2009, s. 84–86 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search [åpnet 4. januar 2012]).

[15] Varmtvann i husholdningen

[18] Klaus Golenhofen: grunnleggende lærebok Fysiologi: lærebok, kompendium, spørsmål og svar. Elsevier, München, ISBN 978-3-437-42482-3 , s. 110

Languages