Virkningsgrad er et mål på hvor effektiv en maskin eller en prosess er, og defineres som forholdet mellom utnyttbar effekt og tilført effekt.

Som symbol for virkningsgrad brukes den greske bokstaven η (liten eta). Virkningsgraden kan da beregnes som:

\[\eta =\frac{P_\text{nyttbar}}{P_\text{tilført}}\]

Her er \(P_\text{nyttbar}\) utnyttbar effekt og \(P_\text{tilført}\) tilført effekt.

Virkningsgrad brukes om maskiner eller prosesser der det foregår en energiovergang. Det kan for eksempel være en overgang fra elektrisk energi til strålingsenergi i en lyspære eller en overgang fra kjemisk energi til mekanisk energi i en forbrenningsmotor.

Virkningsgraden kan aldri bli større enn 1, og den oppgis som et tall mellom 0 og 1 eller som prosentverdi mellom 0 og 100.

Virkningsgrad for varmekraftmaskiner

For en varmekraftmaskin (for eksempel en dampmaskin) som arbeider mellom to temperaturer TH (H for hot) og TC (C for cold), er den teoretisk maksimale virkningsgraden som kan oppnås i en carnotsyklus gitt av ligningen:

\[\eta = \frac{T_{H} – T_{C}}{T_{H}} = 1 – \frac{T_{C}}{T_{H}}\]

der temperaturene TC og TH er angitt i kelvin. Dette gjelder for en ideell maskin, men i praksis er den faktiske virkningsgraden, nyttevirkningsgraden, betraktelig mindre, og den varierer mellom ulike typer maskiner.

Virkningsgrad for ulike typer maskiner og prosesser

Virkningsgraden vil gjerne variere sterkt avhengig av for eksempel teknologi, temperatur og effekt. I tillegg vil oppgitt virkningsgrad avhenge av hva man anser som nyttig energi og hvilke deler av energikjeden man tar i betraktning. For eksempel er det vanlig å oppgi virkningsgraden for en elektrisk bilmotor ut ifra hvor stor andel av den kjemiske energien i batteriet som overføres til bevegelse i hjulene, men man kan også velge å ta med energitap i produksjon av den elektriske energien, i lading og så videre, noe som vil gjøre virkningsgraden lavere.

I tabellen nedenfor angis typisk virkningsgrad for en del prosesser.

Prosess/Maskin Energiovergang Virkningsgrad Kommentar
bensinmotor bensin på tank til hjul 14 % – 33 % typisk bilmotor
dieselmotor diesel på tank til hjul 28 % – 42 % typisk bilmotor
elektrisk motor batteri til hjul 50 % – 80 % typisk bilmotor
vannturbin kinetisk energi vann til elektrisk 50 % – 95 % over 90 % for store turbiner
solcelle stråling til elektrisk 15 % – 25 %
brenselcelle kjemisk til elektrisk 40 % – 70 %
glødepære elektrisk til synlig lys 1 % – 5 % Større styrke gir høyere virkningsgrad.
LED-pære elektrisk til synlig lys 40 % – 50 %
panelovn elektrisk til varme 100 %

Panelovnen har en virkningsgrad på 100 % fordi i praksis all den elektriske energien blir til varme. Med samme strømforbruk som en panelovn kan en varmepumpe levere langt mere varme. Likevel vil varmepumpen ha en virkningsgrad som er lavere enn 100 %. Det skyldes at virkningsgrad er et mål for hva som skjer ved energioverganger. En varmepumpes viktigste funksjon er å transportere varmeenergi fra et sted til et annet, uten at varmeenergien går over fra en form til en annen. Hvor effektivt en varmepumpe arbeider blir derfor vanligvis angitt med en såkalt effektfaktor, som er forholdet mellom varmepumpens avgitte varmeeffekt og tilført mekanisk effekt.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer (2)

skrev Arnfinn Buhol

Hei, i følge temaet "virkningsgrad" har dieselmotorer en nyttevirkningsgrad opp til 45 prosent.
Litt under er nyttevirkningsgraden for "forbrenningsmotorer" satt til maksimalt 24 prosent.
En dieselmotor er jo en forbrenningsmotor?
Hvilken "utgave" av forbrenningsmotoren er det som har 24 prosent?

svarte Anne Eilertsen

Takk for innspillet! Ja, her var det en del som var datert og ikke stemte overens. Vi har tatt ut tabellen midlertidig, mens vi venter på å få inn ny informasjon.

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg