GesamtEffizienz

Die Gesamteffizienz (auch Gesamtwirkungsgrad) bezeichnet das Verhältnis der beim System bereitgestellten nützlichen Größe zu der dem System zugeführten Größe, unter Berücksichtigung aller Verluste in allen Stufen des Systems. Typischerweise wird sie als W_out / E_in definiert, wobei W_out die nutzbare Energie oder Arbeit und E_in die zugeführte Energie ist. In verketteten oder seriell angeordneten Teilprozessen ist die Gesamteffizienz oft das Produkt der Einzelwirkungsgrade: η_ges = η_1 · η_2 · … · η_k. Bei Mehrfachausgabe oder komplexeren Kopplungen kann die Definition variieren.

Anwendungen: In Antriebs- und Energiesystemen, wie Motoren, Getrieben, Kraftwerken, Solar- oder Wärmepumpensystemen, wird die Gesamteffizienz verwendet, um die Leistung eines Gesamtsystems zu bewerten. Auch in der Elektronik oder der Fertigung wird sie herangezogen, um die Verluste über mehrere Bauteile hinweg zu charakterisieren.

Berechnung und Beispiel: Hat ein Motor einen Wirkungsgrad η_m = 0,90, ein Getriebe η_g = 0,95 und eine anschließende Reibungsverluste η_r = 0,92, beträgt die Gesamteffizienz etwa η_ges = 0,90 × 0,95 × 0,92 ≈ 0,785 oder 78,5 %. Abweichungen ergeben sich bei unterschiedlichen Last- oder Betriebszuständen, da Teilwirkungsgrade lastabhängig sein können.

Einschränkungen: Die Gesamteffizienz hängt stark vom Betriebspunkt ab; Interaktionseffekte, Wärmeverluste, Standby-Verluste und Rekuperation beeinflussen das Ergebnis. Theoretische Obergrenzen ergeben sich aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik und dem Zusammenspiel der Verlustkanäle.

Siehe auch: Gesamtwirkungsgrad, Systemeffizienz.