Bedeutung (Warum?)
Energieträger speichern Energie, die im Kraftwerk in elektrische Energie umgewandelt wird. Man unterscheidet fossile Träger (Kohle, Öl, Gas) und regenerative (Wasser, Wind, Sonne). Der Wirkungsgrad sagt, welcher Anteil davon nutzbar wird:
\( \eta=\tfrac{P_{nutz}}{P_{zu}} \)
Nutzen (Wozu?)
So bewertet man, wie effizient und umweltverträglich ein Kraftwerk arbeitet. Das Thema gehört zu Physik der Realschule, Jahrgangsstufe 10.
Funktionsweise (Wie?)
Bei fossilen Kraftwerken wird durch Verbrennung Wärme frei. Die Verbrennungswärme berechnet man mit dem Heizwert \(H\) und der Masse \(m\):
\( W_{th}=H\cdot m \)
Ein Teil dieser Wärme geht verloren, deshalb ist \(\eta<1\). Regenerative Quellen setzen bei der Stromerzeugung kein \(\text{CO}_2\) frei.
Praxisbeispiel (Wo?)
Ein Kraftwerk nimmt \(P_{zu}=1000\,\text{MW}\) auf und liefert \(P_{nutz}=400\,\text{MW}\) elektrisch. Dann ist \(\eta=\tfrac{400\,\text{MW}}{1000\,\text{MW}}=0{,}4=40\,\%\).
Merksatz
Der Wirkungsgrad sagt, wie viel wirklich ankommt – \(\eta=\tfrac{P_{nutz}}{P_{zu}}\).