Teilwirkungsgrade

Teilwirkungsgrade bezeichnet die Effizienz eines einzelnen Subprozesses oder Teilsystems innerhalb eines Gesamtprozesses. Sie dienen dazu, Verluste auf bestimmte Stufen zu verteilen und die Leistungsfähigkeit eines Systems zu analysieren. Ein Teilwirkungsgrad, ηi, ist in der Regel das Verhältnis der nutzbaren Ausgangsgröße des Subprozesses zur zugeführten Eingangsgröße.

In Systemen mit aufeinander folgenden Stufen lässt sich der Gesamtwirkungsgrad oft als Produkt der Teilwirkungsgrade beschreiben: ηgesamt = η1 × η2 × … × ηn. Diese Darstellung gilt insbesondere, wenn die Stufen energiespezifisch nacheinander arbeiten und keine Rückgewinnung oder Wechselwirkungen die Beziehung kippen. Allerdings kann die einfache Multiplikation bei komplexeren Systemen mit Rückkopplungen, Wärme- oder Energieaustausch zwischen Stufen oder nichtlinearen Effekten unzutreffend sein.

Anwendungsbeispiele finden sich in der Energietechnik, der Mechanik sowie der Elektronik. In einer Gasturbinenanlage etwa umfasst die Effizienz der Brennstoffumsetzung, die Turbinenwirkungsgrad und die Generatorwirkungsgrad innerhalb der Gesamtumwandlung von chemischer zu elektrischer Energie. In Photovoltaiksystemen kann man die Teilwirkungsgrade von Solarzellen, Wechselrichtern und Speichern betrachten. Teilwirkungsgrade helfen auch bei der Fehlerdiagnose und beim Optimieren von Designs, indem sie aufzeigen, wo die größten Verluste entstehen.

Messung und Spezifikation erfolgen oft unter definierten Betriebsbedingungen; reale Werte schwanken mit Last, Temperatur und Alterung. Der Begriff steht im Zusammenhang mit dem allgemeinen Wirkungsgrad und ergänzt ihn durch die Einordnung einzelner Substufen.

---