virkningsgrad – Store norske leksikon (original) (raw)
Virkningsgrad er et mål på hvor effektiv en maskin eller en prosess er, og defineres som forholdet mellom utnyttbar effekt og tilført effekt.
Som symbol for virkningsgrad brukes den greske bokstaven η (liten eta). Virkningsgraden kan da beregnes som:
\[\eta =\frac{P_\text{nyttbar}}{P_\text{tilført}}\]
Her er \(P_\text{nyttbar}\) utnyttbar effekt og \(P_\text{tilført}\) tilført effekt.
Virkningsgrad brukes om maskiner eller prosesser der det foregår en energiovergang. Det kan for eksempel være en overgang fra elektrisk energi til strålingsenergi i en lyspære eller en overgang fra kjemisk energi til mekanisk energi i en forbrenningsmotor.
Virkningsgraden kan aldri bli større enn 1, og den oppgis som et tall mellom 0 og 1 eller som prosentverdi mellom 0 og 100.
Virkningsgrad for varmekraftmaskiner
For en varmekraftmaskin (for eksempel en dampmaskin) som arbeider mellom to temperaturer _T_H (H for hot) og _T_C (C for cold), er den teoretisk maksimale virkningsgraden som kan oppnås i en carnotsyklus gitt av ligningen:
\[\eta = \frac{T_{H} – T_{C}}{T_{H}} = 1 – \frac{T_{C}}{T_{H}}\]
der temperaturene TC og TH er angitt i kelvin. Dette gjelder for en ideell maskin, men i praksis er den faktiske virkningsgraden, nyttevirkningsgraden, betraktelig mindre, og den varierer mellom ulike typer maskiner.
Virkningsgrad for ulike typer maskiner og prosesser
Virkningsgraden vil gjerne variere sterkt avhengig av for eksempel teknologi, temperatur og effekt. I tillegg vil oppgitt virkningsgrad avhenge av hva man anser som nyttig energi og hvilke deler av energikjeden man tar i betraktning. For eksempel er det vanlig å oppgi virkningsgraden for en elektrisk bilmotor ut ifra hvor stor andel av den kjemiske energien i batteriet som overføres til bevegelse i hjulene, men man kan også velge å ta med energitap i produksjon av den elektriske energien, i lading og så videre, noe som vil gjøre virkningsgraden lavere.
I tabellen nedenfor angis typisk virkningsgrad for en del prosesser.
Prosess/Maskin | Energiovergang | Virkningsgrad | Kommentar |
---|---|---|---|
bensinmotor | bensin på tank til hjul | 14 % – 33 % | typisk bilmotor |
dieselmotor | diesel på tank til hjul | 28 % – 42 % | typisk bilmotor |
elektrisk motor | batteri til hjul | 50 % – 80 % | typisk bilmotor |
vannturbin | kinetisk energi vann til elektrisk | 50 % – 95 % | over 90 % for store turbiner |
solcelle | stråling til elektrisk | 15 % – 25 % | |
brenselcelle | kjemisk til elektrisk | 40 % – 70 % | |
glødepære | elektrisk til synlig lys | 1 % – 5 % | Større styrke gir høyere virkningsgrad. |
LED-pære | elektrisk til synlig lys | 40 % – 50 % | |
panelovn | elektrisk til varme | 100 % |
Panelovnen har en virkningsgrad på 100 % fordi i praksis all den elektriske energien blir til varme. Med samme strømforbruk som en panelovn kan en varmepumpe levere langt mere varme. Likevel vil varmepumpen ha en virkningsgrad som er lavere enn 100 %. Det skyldes at virkningsgrad er et mål for hva som skjer ved energioverganger. En varmepumpes viktigste funksjon er å transportere varmeenergi fra et sted til et annet, uten at varmeenergien går over fra en form til en annen. Hvor effektivt en varmepumpe arbeider blir derfor vanligvis angitt med en såkalt effektfaktor, som er forholdet mellom varmepumpens avgitte varmeeffekt og tilført mekanisk effekt.