Der Energiebegriff - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 23

für Wärmekratmaschinen, zu denen der Otto-Motor und die Dampfmaschine gehören,
die wir auf der P-Ebene besprechen. In solchen technischen Prozessen wird die thermische
Energie nicht als Anfangsenergie W i zur Verfügung gestellt, sondern der Wandlungspro-
zess besteht aus einer Folge von Prozessschritten, also einer Prozesskette mit n Schritten.
Zum Beispiel treten bei einem Elektrizitätswerk auf der Basisfossiler Brennstoffe folgende
Prozessschritte auf:
Chemische Energie →thermische Energie →kinetische Energie →elektrische Energie.
Jeder dieser Schritte besitzt einen Wirkungsgrad η i und der Wirkungsgrad der gesam-
ten Prozesskette ergibt sich aus dem Produkt aller Wirkungsgrade

n
i = η i .

η = (2.33)

Diese Gesetzmäßigkeit impliziert die Aussage:

Der Gesamtwirkungsgrad einer Prozesskette ist immer kleiner als der kleinste Wir-
kungsgrad, der für einen bestimmten Schritt innerhalb der Kette autritt.

Nehmen wir zum Beispiel an, dass eine Prozesskette aus n = Schritten besteht, von
denen jeder einen Wirkungsgrad η i = . besitzt. Dann beträgt der Gesamtwirkungsgrad

i =

η = , =( , ) = ,.

Es ist daher insbesondere bei längeren Prozessketten enorm wichtig, dass der Wirkungs-
grad jedes einzelnen Prozessschritts durch technische Verbesserungen optimiert wird. Dies
ist seit der Einführung eines bestimmten Wandlungsprozesses auch immer geschehen, aber
natürlichsinddieMöglichkeitenderOptimierungbeendetanderoberenGrenze,diedurch
η max gegeben ist und die von keinem Prozess überschritten werden kann. In der Abb. 2.3
sind die Verbesserungen des Energiewirkungsgrads während der letzten Jahrhunderte am
Beispiel der Beleuchtung und der Dampfmaschine dargestellt. Man beachte den logarith-
mischen Maßstab dieser Darstellung. Dadurch wird die Beschränkung des Wirkungsgrads
für eine Dampfmaschinenicht so deutlich, wie sie wirklich ist. Bei der Beleuchtung handelt
es sich im Prinzip um die Bereitstellung thermischer Strahlungsenergie. Durch welche phy-
sikalischen Gesetze hier die Beschränkung erzwungen wird, werden wir auf der P-Ebene
diskutieren.
DieTatsache,dass jederProzess derEnergiewandlung W i → W f durch einen maximalen
Wirkungsgrad η max gekennzeichnet ist, hat für unsere Versorgung mit Energie weitrei-
chende Konsequenzen. Insbesondere natürlich die, dass Probleme der Energieversorgung