エネルギー効率(エネルギーこうりつ)とは、広義には投入したエネルギーに対して回収(利用)できるエネルギーとの比をさす。狭義には、燃焼反応のうちどれだけのエネルギーが回収できるかという比率のこと。それに伴い燃焼して反応した時はエネルギーに対して効率が良いと考えられる 求める出力とそれを得る為に消費した入力との割合である。熱機関におけるエネルギー効率は熱効率とも称され、高温熱源から入る熱量を Q 1 {\displaystyle Q_{1}} 、低温熱源へ排出される熱量を Q 2 {\displaystyle Q_{2}} とすると、熱効率 η {\displaystyle \eta } は η = Q 1 − Q 2 Q 1 = 1 − Q 2 Q 1 {\displaystyle \eta ={\frac {Q_{1}-Q_{2}}{Q_{1}}}=1-{\frac {Q_{2}}{Q_{1}}}} で与えられる。 必ずしも、投入したエネルギーと回収(利用)できるエネルギーの形態は、同一ではない。例えば、太陽電池の場合、受光エネルギーに対する、出力電気エネルギーの比で、エネルギー効率をさす場合もある。ただし、この場合においては変換効率と称することが多い。 エネルギーを他の形態に変換する場合は、その効率は入力エネルギーと出力エネルギーを同一のエネルギー単位に換算してもとめられる。火力発電の場合、燃料の保有発熱量が入力エネルギー、電気エネルギーが出力エネルギーであり、いずれもジュールに換算することで効率が得られる。なお、電気エネルギーに変換されなかった分が廃棄熱(エネルギー)に相当する。 全世界の2008年度発電実績は消費エネルギーは石油換算トン(ktoe)4,398,768キロトンで生産電力はグロスで1,735,579ktoe相当の電力(20,185TWh)、最終消費に供給された電力は1,446,285ktoe相当の電力(16,430TWh)であった[1]。グロスの効率は39%、最終効率は33%となる。 下記の表はエネルギー変換効率(独版) 効率は前工程・機器等での消費や損失は考慮していない。エネルギー変換工程・機器への直近に投入されるエネルギーと出力との比較である。 エネルギー変換効率[注 1]変換形態入力
概要
エネルギー変換効率
エネルギー変換効率の一覧
エネルギー有効出力効率 %備考
火力発電 (石炭)化学電力40?43
コンバインドサイクル発電化学電力50?60 燃料が天然ガスの場合
CHPコージェネ化学電力、熱65-75, <98 発電効率15?33パーセント、総合効率で65?75パーセントが可能である。
原子力発電[注 2]原子力電力33 独版には「効率は10%」の注意書きがある。
水力発電力学電力80?90水を高所に上昇させる過程を含む揚水発電の効率は70%程度。
風力発電力学電力<59
太陽光発電電磁波(太陽光)電力5?40 普及品12%?21%[2]、理論限界85-90%
MHD発電 (電磁流体発電)熱源電力<30
全世界の発電効率すべて電力39総合効率は33%、電力の内部消費、送電ロスなどで減少。2008年度の実績[注 3]
水の電気分解電力化学70
エネルギー変換機械・装置
燃料電池化学電力30?70
熱電対熱電力3?8
蒸気機関熱動力3?44
スターリングエンジン熱動力10?66
オットーサイクル化学動力10-37
ガソリンエンジン (自動車)化学動力20-51
ディーゼルエンジン化学動力< 50
2ストローク低速ディーゼル化学動力55 大型船舶用
パルスジェット化学動力?
タービンエンジン (航空機)化学動力40
電気モーター電力動力20?99.5 出力200W以上のモーターでは70%以上
自転車用ダイナモ力学電力20?65 高効率のハブダイナモもあるが、一般のタイヤ・リム式の効率は20%前後。
発電機力学電力95?99.5
白熱電球電力電磁波(可視光)3?5 ハロゲンランプを除く
蛍光灯電力電磁波(可視光)28 英版より
LED電力電磁波(可視光)5?25
送信機電力電磁波(電波)30?80
高電圧送電電力電力95 高圧送電網における電線路の距離(長さ)に依存しない(送電ロスを含まない)多段階の変電所および柱上変圧器における変換効率である。
スイッチング電源電力電力50?95
変圧器電力電力50?99.8
インバータ電力電力93?98
スピーカー電力音波0.1?40一般にハイファイスピーカーでは 0.3
歯車ポンプ力学動力< 90
熱源
キャンプファイヤー/囲炉裏/火鉢化学熱< 15裸火であり調理の為の熱源とだけみれば効率は良くないが、同時に照明、暖房効果もある。
かまど/七輪化学熱?
ガスコンロ化学熱60?70
電気コンロ電力熱50?60
電磁調理器電力熱83
暖炉化学熱10?30
ガスヒーター化学熱80?90
石炭ストーブ (家庭用)化学熱30?50
石炭ストーブ (工業用)化学熱80?90
冷蔵庫電力熱(冷却)20?50
太陽熱パネル電磁波(太陽光)熱< 85
投げ込みヒーター
自然界
光合成電磁波(太陽光)化学35
蛍化学電磁波(可視光)< 95
デンキウナギ化学電力?
人間の骨格筋化学動力20?30
その他
採炭から燃焼まで[注 4]化学熱30?60
光合成によるバイオマスの生産からその燃焼まで[注 1]電磁波(太陽光)化学0.1?2.5
脚注[脚注の使い方]
注釈^ a b Gesamtwirkungsgrad, d. h. auch einschlieslich Energie, die zur Bereitstellung der Reaktionsmolekule erforderlich ist.
^ The efficiency of nuclear power plants, according to official methods (IEA, EUROSTAT: efficiency approach) with 33% (= efficiency of an average thermal power plant) is fictitious, because the nuclear fuel (eg uranium) is not a simple way a kind of energy value (as with fossil fuels) is assigned can be, ie there is physical / chemical no clearly defined primary energy. Based on the total energy gap of U235, the efficiency of a nuclear power plant in nearly 10%. this approach, but additional costs of reprocessing the fuel rods to be factored in the case.
^ IEA/OECDの資料より。詳細は発電を参照。
^ Wirkungsgrad der Kohleforderung: Wie viele Tonnen Braun- bzw. Steinkohle muss ich fordern und fur die Produktionsanlagen verstromen, um eine Tonne verkaufen zu konnen?
出典^ IEC/OECDの ⇒2008年度エネルギー収支より、2011年6月閲覧