Deutsch-Chinesische Enzyklopädie, 德汉百科
能量转换效率是指一个能量转换设备所输出可利用的能量相对其输入能量的比值。输出的可利用能量可能是电能、机械功或是热量。输入能量与输出可利用能量的差值,称为能量损耗。当能量转换流程的效率愈高,能量损耗就愈少。工程师都会尽可能提高能量转换效率,以节省能量损耗产生的浪费与费用。
能量转换效率没有一致的定义,主要和输出能量可利用的程度有关。
- {\displaystyle \eta ={\frac {P_{\mathrm {out} }}{P_{\mathrm {in} }}}}
一般而言能量转换效率是一个介于0到1之间的无量纲数字,有时也会用百分比表示。能量转换效率不可能超过100%,因为永动机不存在。不过像热泵之类的设备将热由一处移到另一处,不是进行能量的转换,其性能系数往往会超过100%。
Der Wirkungsgrad beschreibt die Effizienz einer technischen Einrichtung oder Anlage als Verhältniszahl der Dimension Zahl oder Prozentsatz, und zwar in der Regel das Verhältnis der Nutzenergie {\displaystyle E_{\mathrm {ab} }} zur zugeführten Energie {\displaystyle E_{\mathrm {zu} }}. Sofern keine Verfälschung durch gespeicherte Energie erfolgt, kann genauso mit der Leistung gerechnet werden als Verhältnis der Nutzleistung {\displaystyle P_{\mathrm {ab} }} zur zugeführten Leistung {\displaystyle P_{\mathrm {zu} }}. Üblicherweise wird der Wirkungsgrad mit dem griechischen Buchstaben {\displaystyle \eta } (eta) bezeichnet und kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen:
- {\displaystyle \eta ={\frac {E_{\mathrm {ab} }}{E_{\mathrm {zu} }}}} oder {\displaystyle \eta ={\frac {P_{\mathrm {ab} }}{P_{\mathrm {zu} }}}}
{\displaystyle P_{\mathrm {ab} }} ist beispielsweise die mechanische Leistung, die ein Elektromotor an der Welle abgibt und {\displaystyle P_{\mathrm {zu} }} die elektrische Leistung, die dem Motor zugeführt wird.
Der Gütegrad beschreibt hingegen nur innere Verluste einer Maschine und fällt meist erheblich besser aus.
Die Differenz von zugeführter und abgegebener Leistung wird als Verlustleistung bezeichnet.
Neben der allgemeinen Definition haben sich weitere Bezeichnungen wie beispielsweise Nutzungsgrad oder Arbeitszahl etabliert, die je nach Fachbereich bestimmte Randbedingungen und Besonderheiten des Energieflusses in den betrachteten Systemen berücksichtigen. So beziehen sich Nutzungsgrade oder Arbeitszahlen oft auf einen Betrachtungszeitraum (meist ein Jahr), über den die Energien aufsummiert werden.
Die momentan aufgenommene oder abgegebene Leistung bzw. Energie kann unabhängig vom Wirkungsgrad sehr unterschiedlich sein, wenn Leistungs- bzw. Energieaufnahme und -abgabe zeitlich versetzt auftreten, etwa beim Auf- und Entladen eines Akkumulators, oder bei der Aufnahme von solarer Energie durch Pflanzen und deren spätere Freisetzung durch Verbrennen.
Maschine, Prozess | Eingesetzte Energie | Nutzenergie | Wirkungsgrad [%] |
---|---|---|---|
Bereitstellung von Nutzenergie | |||
Kernkraftwerk | nuklear | elektrisch | 33 |
GuD-Kraftwerk (Erdgas) | chemisch | elektrisch | 50–62 |
MHD-Generator | kinetisch | elektrisch | 30 (max.) |
Solarzelle | elektromagnetisch (Sonnenstrahlung) | elektrisch | 5–27 (40) |
Thermoelement (thermoelektrischer Generator) | thermisch | elektrisch | 3–8 |
Wärmekraftwerk (Kohle) | chemisch | elektrisch | 25–50 |
Wärmekraftwerk oder Motor mit Kraft-Wärme-Kopplung[Anm. 2] |
chemisch | elektrisch und (thermisch) **) | 30–40 und (50–60) |
Wasserkraftwerk | mechanisch | elektrisch | 80–90 |
Windkraftanlage[Anm. 3] | mechanisch | elektrisch | 50 (max.) |
Elektrolyse von Wasser | elektrisch | chemisch | 70–80 |
Thermolyse von Wasser | thermisch | chemisch | 90 (fiktiv) |
Maschinen und Geräte | |||
Brennstoffzelle | chemisch | elektrisch | 20–60 |
Dampfmaschine | chemisch | mechanisch | 3–44 |
Stirlingmotor | thermisch | mechanisch | 10–66 |
Pulsstrahltriebwerk | chemisch | mechanisch | ? |
Ottomotor (1000 PS im Bestpunkt) | chemisch | mechanisch | 35–40 |
Dieselmotor (10.000 PS mit Turbo und Ladeluftkühlung) |
chemisch | mechanisch | 50 |
Zweitakt-Schiffsdiesel (100.000 PS Auslass ventilgesteuert, mit Turbo und Ladeluftkühlung) |
chemisch | mechanisch | 55 |
Elektromotor im Bestpunkt | elektrisch | mechanisch | 94–99,5 (> 90) |
Fahrrad | mechanisch | mechanisch | 90 (min.) |
Fahrraddynamo[Anm. 4] | mechanisch | elektrisch | 20–65 |
Gasverdichter / Gasturbine[Anm. 5] | mechanisch | mechanisch | 90 (ca.) |
Generator[Anm. 6] | mechanisch | elektrisch | 95–99,3 |
Glühlampe (keine Halogenlampe)[Anm. 1] | elektrisch | elektromagn. (sichtb. Licht) | 3–5 |
Hochspannungs-Gleichstrom-Kurzkupplung[Anm. 7] | elektrisch | elektrisch | 95 |
Lautsprecher[Anm. 8] | elektrisch | akustisch | 0,1–40, typ. 0,3 für Hifi |
LED[Anm. 1] | elektrisch | elektromagn. (sichtb. Licht) | 5–25 |
Schaltnetzteil (für el. Geräte) | elektrisch | elektrisch | 50–95 |
Sendeanlage | elektrisch | elektromagnetisch (Radiowellen) | 30–80 |
Thermoelement[Anm. 9] | thermisch | elektrisch | 3–8 |
Transformator | elektrisch | elektrisch | 50–99,7 |
Turbinentriebwerk (zivile Luftfahrt) | chemisch | mechanisch | 40 (max.) |
Wechselrichter | elektrisch | elektrisch | 93–98 |
Zahnradpumpe | mechanisch | mechanisch | 90 (max.) |
Wärmeproduktion | |||
Gasherd (Haushalt)[Anm. 10] | chemisch | thermisch | 30–40 |
Elektroherd (Haushalt)[Anm. 10] | elektrisch | thermisch | 50–60 |
Gasheizung | chemisch | thermisch | 80–90 |
Kohleofen (Haushalt) | chemisch | thermisch | 30–50 |
Kohleofen (Industrie) | chemisch | thermisch | 80–90 |
Lagerfeuer (Kochstelle)[Anm. 11] | chemisch | thermisch | 15 (max.) |
Offener Kamin | chemisch | thermisch | 10–30 |
Sonnenkollektor | elektromagnetisch (Sonnenstrahlung) | thermisch | 85 (max.) |
Boiler,[4] Tauchsieder | elektrisch | thermisch | 80–98 |
Natürliche Prozesse | |||
Photosynthese-Reaktion[Anm. 12] | elektromagnetisch (Sonnenlicht) | chemisch | 35 |
Glühwürmchen (Leuchtreaktion) | chemisch | elektromagnetisch (Licht) | 95 (max.) |
Mensch (Skelettmuskulatur)[Anm. 13] | chemisch | mechanisch | 0–30[5] |
Umfangreichere Prozesse | |||
Kohleabbau (Abbau von Kohle und anschließende Verbrennung)[Anm. 14] |
chemisch | thermisch | 30–60 (?) |
Photosynthese (Erzeugung von Biomasse und anschließende Verbrennung)[Anm. 15] |
elektromagnetisch (Sonnenlicht) | chemisch | 0,1–2,5 |
Der Bau der Xiangjiaba-Talsperre an der Grenze zwischen den Provinzen Sichuan (Yibin) und Yunnan (Shuifu) in China begann am 27. November 2006. Die Talsperre entsteht am Jinsha Jiang („Goldsandfluss“; chin. Bezeichnung für den Oberlauf des Jangtsekiang) etwa 1000 Kilometer flussaufwärts des bekannten Drei-Schluchten-Projekts und soll 2015[veraltet] fertiggestellt sein. Ihr Hauptzweck ist Erzeugung von Strom aus Wasserkraft; dafür ist ein Wasserkraftwerk mit 6448 MW vorgesehen. Die so gewonnene elektrische Energie wird über eigens dafür errichtete HGÜ Xianjiaba-Shanghai in den 2000 km entfernten Großraum von Shanghai übertragen. Es handelt sich um das zweite Projekt an diesem Fluss neben der Xiluodu-Talsperre, mit der ein Jahr zuvor begonnen wurde. Nach Abschluss der Bauarbeiten wird es das drittstärkste Wasserkraftwerk Chinas sein.
溪洛渡水电站是中国仅次于三峡工程和白鹤滩水电站的第三大水电站,为特大型水利工程,以发电为主,兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等综合效益,是世界上第四大水电站。溪洛渡的两个发电厂房均位于地下,以金沙江为界分属两岸,各安装9台单机容量77万千瓦机组,装机容量共达13,860MW[5][6]。是世界最大的地下厂房洞室群。
溪洛渡水电站位于金沙江下游云南省永善县与四川省雷波县相接壤的溪洛渡峡谷[1],是金沙江下游河段开发规划中的第3个梯级,也是其中规模最大的工程。工程采用混凝土双曲拱坝,坝高285.5米,正常蓄水位600米,总库容115.7亿立方米,调节库容64.6亿立方米,装机容量1386万千瓦[5][7],年平均发电量571.2亿度,工程静态投资459.28亿元,总投资792.34亿元。
溪洛渡水电站是西电东送重要项目之一,满足华东、华中经济发展的用电需求;配合三峡工程提高长江中下游的防洪能力,充分发挥三峡工程的综合效益。于2005年12月26日动工,2007年11月8日截流,2013年7月15日首台机组(13F)正式发电 [8],2014年6月30日实现全部机组发电 [9],2015年竣工。2015年发电552亿kwh,16年发电610亿kwh,17年614亿kwh,18年624.7亿kwh。
Die Xiluodu-Talsperre (chinesisch 溪洛渡水电站) liegt auf der Grenze zwischen den Provinzen Sichuan und Yunnan im Südwesten Chinas im Jinsha Jiang (chin. Bezeichnung für den Oberlauf des Jangtsekiang) und ist eine Doppelbogenstaumauer mit zugehörigem Wasserkraftwerk. Erstellt wurde sie in der Nähe von Yongshan, einem Kreis der bezirksfreien Stadt Zhaotong, im Nordosten der chinesischen Provinz Yunnan.
Die Staumauer ist mit einer Höhe von 278 m eine der höchsten Talsperren der Erde. Mit einer Nennleistung von 13,86 GW ist Xiluodu nach der Drei-Schluchten-Talsperre das zweitgrößte Wasserkraftwerk in China und das drittgrößte weltweit.