Verkningsgrad

Verkningsgrad är ett mått på hur effektivt ett system omvandlar tillförd energi till användbar energi eller arbete. Inom fysik och teknik används begreppet för att beskriva hur stor del av den energi (eller det arbete) som tillförs som faktiskt används för nyttiggörande ändamål, i stället för att förloras som värme eller andra förluster. Verkningsgrad betecknas vanligtvis med η och beräknas som förhållandet mellan nyttig utgång och tillförd ingång: η = nyttig output / total input. Resultatet anges oftast i procent eller som ett decimalvärde mellan 0 och 1.

Olika sammanhang behandlar olika nyttiga produkter som output. Man talar till exempel om mekanisk verkningsgrad, elektrisk verkningsgrad eller termisk verkningsgrad. Vad som räknas som nyttig output definierar därför verkningsgraden för det aktuella systemet. Verkningsgraden kan skattas för allt från motorer och generatorer till värmepumpar och processanläggningar.

Begränsningar och teoretiska gränser. Den övre gränsen för hur mycket energi som kan nyttiggöras är begränsad av termodynamikens lagar. För värmemaskiner som verkar mellan två temperaturer är den teoretiska maximiupnåeliga effekten Carnot-effektiviteten: η_Carnot = 1 − T_cold/T_hot (temperaturerna i Kelvin). I praktiken uppnås ofta långt under denna gräns, beroende på konstruktion och driftförhållanden.

Exempel på typiska värden. Elektriska motorer ligger ofta runt 85–98 procent, medan bensin- eller dieseldrivna förbränningsmotorer ofta har verkningsgrader i intervallet cirka 25–35 procent. Värme- och kraftverk får sina siffror beroende på teknikval och driftläge. Verkningsgrad används som nyckeltal för att jämföra och optimera energianvändning och systemlösningar.