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Wirkungsgrad

Wirkungsgrad berechnen

Wie hoch ist der Wirkungsgrad? Lassen sich hier kostenlos den mechanischen Wirkungsgrad berechnen. Geben Sie unten einfach nur die erhaltene Nutzenergie und die zugeführte Energie an.  

erhaltene Nutzenergie  
zugeführte Energie  

Viele möchten gerne einfach wissen, wie sich das Verhältnis von Nutzen und Aufwand verhält und deshalb möchte man gerne möglichst einfach den Wirkungsgrad berechnen, um das Verhältnis darzustellen. Mit Hilfe des einfachen Tools können Sie bequem und schnell den Gesamtwirkungsgrad errechnen.

Wie ist die Berechnung des Wirkungsgrades?

Wirkungsgrade werden sehr einfach errechnet. Für die Berechnungen benötigen Sie lediglich zwei Werte. Einmal wird die erhaltene Nutzenergie benötigt und und zum anderen wird noch dir zugeführte Energie benötigt. Sie können diese beiden Werte in den vorgesehenen Feldern direkt auf der Tool-Seite eintragen und sich den Wirkungsgrad berechnen lassen oder Sie übernehmen die Rechnung selbst mit einem Taschenrechner, denn die Nutzenergie muss lediglich durch die zugeführte Energie geteilt werden um den Wirkungsgrad zu errechnen. Dieser ist anschließend noch mit 100 zu multiplizieren um die Angabe in Prozent zu haben.

Wenn Sie als Beispiel eine Aquariumheizung besitzen, welche elektrisch ist und diese Heizung z.B. 110 W als Heizelement hat und es dann eine Zuleitung von 4 W bekommen dann würde es als Formelzeichen so dargestellt werden: eta = Nutzenergie/Zugeführte Energie und Zugeführte Energie = Nutzenergie + nicht nutzbare Energie. Im Beispiel sieht es dann wie folgt aus: eta = 110 W Heizelement / (100 W Heizelement + 4 W Zuleitung) = 110/114 = 0,97*100= 97%.

Das bedeutet die Effizienz des Wirkungsgrades liegt bei 97% und kann somit noch optimiert werden.
Bei der zugeführten Energie handelt es sich um einem elektrischer Widerstand, dieser wird in der Regel durch eine Messung von Spannung und Strom er mittelt. 100% ist allerdings ein Wert, den man nur in der Theorie in den Mund nimmt. Woher kommt also der Verlust der Energie? Die Antwort ist Wärme, die dafür sorgt das immer ein Stück der Energieform über Wärme abgegeben wird. Dies sind Grundlagen der Physik und der Elektrotechnik und müssen deshalb auch akzeptiert werden. Wenn Energie fließt gibt es immer einige Verluste.

Bedeutung des Wirkungsgrades

Jede Nutzung von Energie ist zugleich ein Aufwand der betrieben wird und dadurch entstehen Kosten. Dieses Verfahren soll daher bei der Entscheidung helfen, eine möglich kostengünstige Energienutzung auszuwählen. Dies ist Wirtschaftlich gesehen immer oberste Priorität. Es existiert kein thermischer Prozess, bei dem man von einer perfekten 100 prozentigen Nutzung des Brennstoffes sprechen kann, da wie bereits erwähnt ein kleiner Teil der Energie immer verloren geht.

Nutzenergie und zugeführte Energie

Man spricht bei der Nutzenergie davon, dass einem ganz bestimmten techn. Aufbau ein selbstgewählt Menge von Energie entnommen werden kann.

Die zugeführte Energie ist ganz einfach ausgedrückt die Energie, die als entnommene Nutzenergie bereitgestellt wird.

Hilfereiches Tool zur Berechnung des Wirkungsgrades

Sie haben immer die Möglichkeit noch mal auf der Seite des Rechners alles genau durchzulesen und bei offenen Fragen, diese auch zu klären. Das Tool ist im Endeffekt selbsterklärend und sollte Ihnen keine Probleme bereiten.


Häufig gestellte Fragen

Beispiel für die Berechnung des Wirkungsgrades

Eine elektrische Aquariumheizung hat eine Nutzleistung von 100 W. Da jedoch auch die Zuleitung einen elektrischen Widerstand darstellt, erwärmt sich diese im Betrieb ebenfalls. Über Messung von Strom und Spannung wurde eine Leistung entlang der Leitung von 2 W ermittelt. Für den Wirkungsgrad bedeutet dies:

eta = 100 W Heizelement / (100 W Heizelement + 2 W Zuleitung)
= 100 / 102
= 98 %

Es lässt sich aus diesem Ergebnis ableiten, dass, obwohl ein Wirkungsgrad von 98% schon recht gut ist, eine Optimierung der Zuleitung noch ein etwas besseres Ergebnis, also eine bessere Ausnutzung der zugeführten Energie, erzielt werden könnte.

 

Was versteht man unter dem Wirkungsgrad?

„Wünsche einen guten Wirkungsgrad!“ Aus der Technik entlehnt, wird der Wirkungsgrad inzwischen auch gerne auf andere Lebensbereiche wie das Lernen oder die Arbeit übertragen. Zeit also, den Begriff „Wirkungsgrad“ mal etwas genauer zu definieren.

Der Wirkungsgrad ist eine Kenngröße aus der Technik, die das Verhältnis von Nutzen und Aufwand widerspiegelt. Dabei spielt es zunächst keine Rolle, welche Art von Nutzen auf welche Art von Aufwand bezogen wird. In jedem Fall ist es aber ein Vergleich von Energien - der genutzten (gewünschten) und der zugeführten (aufgewendeten).

 

Was versteht man unter Nutzenergie und zugeführter Energie?

„Nutzenergie“ im Sinne der Wirkungsgradbetrachtung ist dabei die gewünschte Energiemenge und -form, die aus einem bestimmten technischen Aufbau „entnommen“ werden kann.

„Zugeführte Energie“ ist die Energie, die der gleiche technische Aufbau benötigt, um die gewünschte Menge an Nutzenergie bereitzustellen.

Ein kurzes Beispiel, um diese beiden Definitionen etwas anschaulicher zu machen:

Um einen Arbeitsplatz mit der benötigten Helligkeit auszuleuchten, ist eine bestimmte Menge Lichtenergie erforderlich. Um diese mit einer Glühlampe zu "erzeugen", ist die Zuführung einer bestimmten Menge elektrischer Energie notwendig.

 

Wie berechne ich den Wirkungsgrad?

Für die Berechnung des Wirkungsgrades ist es zunächst von Bedeutung, zu wissen, dass Energie niemals verloren geht ("Energieerhaltungssatz"). Eine Energieform kann aber in eine andere Energieform umgewandelt werden. Im obigen Beispiel ist das die Umwandlung von elektrischer Energie in Lichtenergie.

Allerdings wird bei allen Energieumwandlungsprozessen auch ein Teil der Energie in eine nicht nutzbare oder nicht gewollte Energieform umgewandelt. Bei der oben erwähnten Glühlampe ist diese nicht gewollte Energieform die Wärme, die die eingeschaltete Glühlampe abgibt. Schließlich heizen wir ja, indem wir den Ofen einschalten und nicht das Deckenlicht. Allgemeiner ausgedrückt, lässt sich sagen:

Zugeführte Energie = Nutzenergie + nicht nutzbare Energie

Die Formel für den Wirkungsgrad (eta) lautet dann entsprechend:

eta = Zugeführte Energie / Nutzenergie

Das Ergebnis der Berechnung wird in Prozent angegeben. Je höher der Prozentwert, desto effizienter ist das betrachtete System.

 

Wofür hat die Berechnung des Wirkungsgrades Bedeutung?

Energienutzung ist immer auch mit Aufwand (Kosten) verbunden. Idealerweise wäre die Nutzenergie genauso viel wert wie die zugeführte Energieform, das heißt, es würde eine 100%-ige, verlustfreie Umformung von einer Energieform in die andere erfolgen. Nachdem es dieses „Perpetuum mobile“ technisch nicht geben kann (es entstehen immer Verluste in Form nicht gewünschter Energieformen), ist es wichtig, die Effizienz verschiedener Systeme vergleichen zu können, um anschließend das am besten geeignete (kostengünstigste) System auswählen zu können.

 



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