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Green-Economy.de - Lexikon - Carnot-Wirkungsgrad
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Carnot-Wirkungsgrad
Der Begriff „Carnot-Wirkungsgrad“ bezeichnet den theoretisch maximal erreichbaren Wirkungsgrad bei einem Energieumwandlungsprozess, wobei der Begriff „Carnot-Wirkungsgrad“ in aller Regel im Zusammenhang mit der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie (Strom) oder auch mechanische Energie verwendet wird. In der Praxis wird der „Carnot-Wirkungsgrad“ jedoch aufgrund verschiedener Voraussetzungen und natürlichen Gegebenheiten niemals erreicht.

Wie hoch der tatsächlich erreichte Wirkungsgrad im Vergleich zum „optimalen“ Carnot-Wirkungsgrad dann tatsächlich ist, hängt beispielsweise von der verwendeten Energieumwandlungsanlage (in aller Regel ein Kraftwerk) ab. Kohlekraftwerke mit einer Kraft-Wärme-Kopplung erreichen beispielsweise häufig einen Wirkungsgrad von knapp 70 Prozent, im Vergleich zum Wirkungsgrad von herkömmlichen Kohlekraftwerken oder auch anderen Kraftwerken ist dies ein überdurchschnittlich hoher Wert – so erreicht beispielsweise eine Solaranlage nur einen Wirkungsgrad von ca. einem Prozent, allerdings ist ein Solarkraftwerk natürlich auch deutlich umweltfreundlicher als ein Kohlekraftwerk. Der Begriff „Carnot-Wirkungsgrad“ geht auf den französischen Physiker und Ingenieur Nicolas Leonard Sadi Carnot zurück.

Um nachvollziehen zu können, wie der Carnot-Wirkungsgrad überhaupt berechnet wird bzw. um zu verstehen, warum der Carnot-Wirkungsgrad immer nur in der Theorie erreicht wird, ist es hilfreich, zu wissen, was der Begriff „Wirkungsgrad“ oder „Betriebswirkungsgrad“ als solcher überhaupt meint.

Der Begriff „Betriebswirkungsgrad“ bezeichnet den Wirkungsgrad eines bestimmten Kraftwerkes im laufenden Betrieb. Der Begriff „Wirkungsgrad“ alleine beschreibt hingegen das Verhältnis zwischen aufgenommener bzw. zugeführter Energie auf der einen Seite und der tatsächlich am Ende zur Verfügung stehenden (abgegebenen) Energie auf der anderen Seite, wobei die abgegebene Energie immer die Energieform bezeichnet, die tatsächlich vom Endanwender genutzt bzw. verbraucht werden kann – bei dieser abgegebenen Energie handelt es sich in aller Regel um elektrische Energie, also um Strom.

Der „Wirkungsgrad“ eines bestimmen Energieträgers, sei es nun Erdöl, Kohle oder auch Windenergie, verringert sich bei jedem einzelnen Umwandlungsprozess immer weiter, und selbst unter sehr guten Bedingungen könnte der „Carnot-Wirkungsgrad“ niemals erreicht werden – dies ist schlichtweg ein physikalisches Gesetz. Wenn beispielsweise Braunkohle verbrannt wird, um die darin enthaltene chemische Energie nutzbar zu machen, entstehen zunächst bei der Umwandlung der chemischen Energie in Wärmeenergie nicht unerhebliche Energieverluste, und bei der Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische bzw. elektrische Energie (Strom) geht weitere Energie verloren, so dass die Endenergie immer geringer ist als die sogenannte Primärenergie, die durch den jeweiligen Energieträger zur Verfügung gestellt werden kann.

Gerade in der heutigen Zeit wird aufgrund der anhaltenden Diskussion um knapper werdende Rohstoffe und die „Globale Erwärmung“ verstärkt versucht, die Energieeffizienz und somit den Betriebswirkungsgrad von natürlichen Ressourcen zu erhöhen. Trotzdem werden auch neue und innovative Energieumwandlungsprozesse wohl niemals den „Carnot-Wirkungsgrad“ erreichen.
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