Virkningsgrad

Virkningsgrad kaller vi en størrelse som beskriver effisiensen til en energiomvandler. Det er tre størrelser i spill: Tilført, avgitt og tapt effekt.

$\ P_{inn}=P_{ut}+P_{tap}$

Virkningsgrad er per definisjon forholdet mellom avgitt effekt og tilført effekt. Virkningsgrad er et enhetsløst tall med en verdi mellom 0 og 1. Virkningsgraden skrives ofte i prosent; en virkningsgrad på 0,9 tilsvarer 90 %. Termodynamikkens 2. lov forbyr virkningsgrader lik eller over 1. Virkningsgraden kan beskrives som

$\mathrm {virkningsgrad} =\eta ={P_{ut} \over P_{inn}}$

Siden energi er lik effekt ganger tid kan en betrakte energien i stedet for effekten i noen tilfeller.

For det aller meste kan virkningsgraden betraktes som en reell verdi. Tapene går over i varme og koster penger.

Eksempler:

• Bensinmotor: Bensineffekt inn, Akseleffekt ut
• Girkasse: Akseleffekt inn, hjuleffekt ut
• Elektronisk strømforsyning: Lysnetteffekt inn, forbrukseffekt ut
• Solceller: Soleffekt inn, elektrisk effekt ut
• Vedovn: Vedens brennenergi inn, oppvarmingsenergi ut

Hvis en lar η være totalsystemet så har en for et totalsystem som består av K delsystemer i kjede

$\eta =\prod _{k=1}^{K}\eta _{k}=\eta _{1}\cdot \eta _{2}\cdot \eta _{3}\cdot \eta _{4}\cdot ...\eta _{K-1}\cdot \eta _{K}$

hvor hver η_k er virkningsgraden til et delsystem.

Eksempel - varmepumpe

Virkningsgraden forteller her hvor mye av tilført energi en varmepumpe klarer å omforme til den energien den faktisk skal produsere. I dette tilfellet er hovedoppgaven å produsere varmeenergi.

Noe effekt vil her tapes til annen energi som lyd, vibrasjoner, motorvarme og lignende.

Virkningsgraden kan ikke overstige 1 (100 prosent), og dersom 40 prosent av all effekt går til annen energi enn varmeeffekt, er varmepumpens virkningsgrad i dette tilfellet 60 prosent.