Når vi velger energiløsning, må vi se på systemets virkningsgrad for å få et riktig bilde av hvor effektiv prosessen er.
Bruk av kull til strømproduksjon eller mekanisk arbeid gir lav virkningsgrad.
Virkningsgrad – hvor mye av energien utnyttes?
Virkningsgraden forteller noe om hvor effektiv en prosess er, altså hvor stort effekttapet er. Siden effekt tilsvarer arbeidet som er utført i løpet av en gitt tid, kan begrepet effekt brukes for de fleste prosessene vi jobber med i naturfag.
I en energiovergang vil man alltid ha et energitap. Jo mindre energitap, desto høyere virkningsgrad. E-inn er energien som tilføres. E-ut er enerigen som blir utnyttet.
En energiovergang er når energien går fra å være i en form til en annen.
En bensinmotor har lav virkningsgrad.
I en bensinmotor i en bil vil det være stor forskjell mellom den energien som i utgangspunktet finnes kjemisk i bensinen, og den energien som blir overført til bevegelse for bilen. Mye av energien forsvinner som varme og lyd.
Energikjeder gir energitap
Vi vil alltid ha et energitap når energi overføres fra en form til en annen. Det betyr at virkningsgraden alltid vil være lavere enn 1 (eller 100 prosent). En bensinmotor har typisk en virkningsgrad på rundt 0,3. Det vil si at bare 30 prosent av den tilførte energien brukes til fremdrift for bilen.
Vi mister energi når den går fra en form til en annen. Flere slike energioverganger utgjør en energikjede. Finner du noen energikjeder på dette bildet?
Jakten på høyest mulig virkningsgrad
Er vi bevisste på energitapet ved energioverganger, kan vi spare både penger og miljøet. Produsentene oppgir ofte det som kalles teoretisk virkningsgrad. Det er den effekten vi kan forvente under perfekte forhold, forhold vi som regel bare har i laboratorier. I daglig bruk er virkningsgraden som regel en del lavere.
- Solcellepaneler har en virkningsgrad på mellom 15 og 30 prosent.
- Solfangere har en virkningsgrad på mellom 50 og 80 prosent.
Solfangere har høy virkningsgrad, men termisk energi har et begrenset bruksområde
Det virker kanskje mest fornuftig å velge solfanger når den har såpass mye høyere virkningsgrad? Det er viktig å huske at en solfanger leverer lavverdig varmeenergi, som stort sett bare brukes til oppvarming, mens solcellepanelet leverer høyverdig elektrisk energi.
Vannkraft har høy virkningsgrad. I tillegg er energien fra vannkraft høyverdig og har mange bruksområder.
Vannkraft er en av de mest effektive måtene å overføre energi på. Over 80 prosent av bevegelsesenergien i vannet omdannes til elektrisk energi. Dette er også en av grunnene til at pumpet vannkraft (tilbakepumping av vann til magasinet) er energiøkonomisk lønnsomt.
Virkningsgrad i energilagring
Ved å lagre overskuddsenergi kan vi samkjøre tilbud og etterspørsel bedre. Hvordan vi lagrer energien, har stor betydning for hvor mye av energien vi «får tilbake» når vi trenger den.
- Batteribanker har en virkningsgrad på opptil 90 prosent.
- Svinghjul har en virkningsgrad på rundt 85 prosent.
- Hydrogen har en virkningsgrad på kun 40 prosent.
Hva man velger å satse på som energilager i et land, avhenger ofte av geologien og infrastrukturen i landet. Det gir lite mening for Danmark å satse på pumpet vannkraft. I Norge er vannkraft derimot et godt alternativ.
Vi må vurdere både økonomiske kostnader, naturinngrep og virkningsgrader for å gjøre kloke energivalg.
I Danmark er vindturbiner et vanlig syn.