Hatásfoka

Hatásfoka (η) egy energiaátalakító rendszerben a hasznos kimeneti energia vagy teljesítmény és a befektetett bemenő energia vagy teljesítmény arányát jelenti. Matematikailag η = P_out / P_in vagy η = W_out / E_in. Értéke 0 és 1 között van, és gyakran százalékban adva fejezik ki. A hatásfok megmutatja, milyen mértékben hasznosul az energia, és függ a rendszertől, a körülményektől és a mérési feltételektől.

Különböző területeken a hatásfok fogalma kiterjed a különféle energiaátalakításokra. Mechanikai hatásfok például egy motor vagy más mechanikus átalakító esetében a hasznos mechanikai teljesítmény és a bemeneti energiadeficit aránya. Elektromos hatásfok egy generator vagy transzformátor esetén. Termikus hatásfok olyan rendszerekben értelmezhető, ahol hőenergiát alakítanak át, például hőerőgépekben a hatásfokot a Carnot-határhoz viszonyítva lehet értelmezni: η_Carnot = 1 − T_C/T_H, amely a termodinamikai korlátokat jelzi. A COP (teljesítménysen cop) kifejezést használják hűtő- és fűtőrendszerekben, ahol a visszanyert energiátől függően a hatásfokot másképp értelmezik.

A hatásfokot befolyásoló tényezők közé tartoznak a veszteségek: hőveszteség, hő- és mechanikai ellenállás, súrlódás, elektromos veszteségek és átviteli veszteségek. Méréséhez ki kell jelölni a bemeneti és a hasznos kimeneti teljesítményt vagy energiát adott körülmények között.

Példák: modern elektromos motorok általában 0,85–0,98 közötti hatásfokkal működnek; napelemek kb. 15–22%-os konverziós hatásfokot érhetnek el; hagyományos fűtőberendezések hatásfoka magas lehet, de a valós értékek a kivitelezéstől függnek. Hatásfok alapvető koncepció az energiahatékonyság megértéséhez és a rendszerek összehasonlításához.