Wirkungsgradkette

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[bearbeiten] Reduktion der Verschwendung

Im Mittel wird heute nur etwa 30% der Primärenergie als Nutzenergie verwendet. 70% gehen bei Umwandlungsprozessen unwiederbringlich verloren. Dieser Gesamtwirkungsgrad kann technisch noch massiv verbessert werden, wobei folgende Strategien den grössten Effekt aufweisen:

• Kein thermodynamischen Prozesse ohne Abwärmenutzung. Alle thermodynamischen Prozesse haben aus physikalischen Gründen einen schlechten Wirkungsgrad. Deshalb ist die beim Prozess in grossen Mengen anfallende Wärme ebenfalls zu nutzen. Beispiel: Thermischen Kraftwerke mit Fernwärmenetz; Abwärmenutzung von Kältemaschinen.
• Kein Feuer ohne Stromerzeugung. Aus Öl und Gas kann man weit wertvolleres machen als lauwarmes Wasser für die Heizung. Deshalb sollen diese hochwertigen Energieformen zuerst in andere hochwertige Energieformen (Strom) umgewandelt werden und nur die Abwärme dieses Prozesses soll für die niederwertige Energieform zum Einsatz kommen. Beispiel: Wärme-Kraft-Koppelung.
• Kein Strom für minderwertige Energieformen. Auch Strom ist zu schade, um daraus lauwarmes Wasser zu machen. Dabei könnten zwei Drittel von der Umwelt bezogen werden. Beispiel: Wärmepumpen.
• Elektrische Mobilität. Ein Sonderfall stellt das Automobil dar. Der Verbrennungsmotor ist eine thermodynamische Maschine mit einem miserablen Wirkungsgrad (35% bei Volllast, aber nur etwa 15% im praktischen Alltag). Ausser der Heizung im Winter sind aber keine Abnehmer der Abwärme verfügbar. Deshalb gehört der Motor eigentlich in den Keller, damit dieser Strom produziert und die Abwärme das Haus heizt und das Duschwasser wärmt. Der erzeugte Strom reicht nun locker zum Betreiben eines Elektrofahrzeuges.

[bearbeiten] Wirkungsgradkette

Energiekette	typischer Wirkungsgrad	Bemerkung
Primärenergie
wird in Kraftwerken und Raffinerien umgewandelt zur	25% eines alten Kohlekraftwerkes bis zu 90% bei einem Wasserkraftwerk
Sekundärenergie
Diese wird mit weiteren Verlusten via Stromleitungen, Pipelines oder Transport zum Verbraucher gebracht und genutzt als	60% (Abfüllen von Wasserstoff) bis 95% von Stromleitungen
Endenergie
Der Verbraucher benutzt diese Energie (Benzin, Strom aus der Steckdose) um einen Nutzen zu erzielen, die	Glühlampe: 5% Sparlampe: 20% Automotor: theoretisch 20% - 35% (in der Praxis im Schnitt 10%) Elektromotoren: 20% bis 95%
Nutzenergie

[bearbeiten] Wirkungsgrade multiplizieren

Alle Wirkungsgrade der Kette müssen multipliziert werden.

Beispiel 1: Wir machen mit einem alten Kohlekraftwerk Strom für eine Glühlampe: 25% x 95% x 5% = 1.12% Es kommt als nur gut 1% der in der Kohle steckenden Energie bei uns als Licht an.

Beispiel 2: Wir machen mit einem Wasserkraftwerk Strom für eine Energiesparlampe: 90% x 95% x 20% = 17% Eine so betriebene Sparlampe benötigt also 17 x weniger Primärenergie

Beispiel 3: Wir fahren alleine mit einem 1500 kg schweren Auto: 90% (Rohöl zu Benzin) x 95% (Verteilung zum Verbraucher) x 15% (Benzin zu Bewegung (optimistisch) = 13% Berücksichtigen wir, dass der eigentlich Nutzen nur der Transport einer 75kg schweren Person ist, wir aber 1575 kg bewegen, ist der Wirkungsgrad nochmals 20x kleiner, also weit unter einem Prozent.