Wirkungsgrad-Rechner – Effizienz elektrischer und mechanischer Maschinen berechnen

Elektronik & Physik

Wirkungsgrad η in Prozent berechnen: aus Nutz- und Eingangsleistung.

Quelle: Wirkungsgrad- und Verlustrechnung für Einzelstufen sowie multiplizierte Wirkungsgradketten technischer Systeme.Stand: Juni 2026

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Überblick

Was ist der Wirkungsgrad-Rechner?

Starte mit der kurzen Einordnung, bevor du Eingaben und Ergebnis interpretierst.

Der Wirkungsgrad-Rechner ist die richtige Seite, wenn du den Wirkungsgrad berechnen willst – aus Eingangsleistung und Ausgangsleistung soll nicht nur eine Prozentzahl, sondern eine belastbare Verlustaussage werden. Das Formelzeichen ist η (Eta), der Wert ist dimensionslos und liegt bei realen Geräten immer unter 100 Prozent, weil ein Teil der zugeführten Energie als Wärme verloren geht.

Der Wirkungsgrad setzt also die nutzbare Ausgangsleistung ins Verhältnis zur aufgenommenen Eingangsleistung.

Er hilft bei Netzteilen, Motoren, Umrichtern oder Ladegeräten, wenn Effizienz, Erwärmung und Vergleichbarkeit im selben Betriebspunkt beurteilt werden müssen.

Die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsleistung ist die Verlustleistung, die als Wärme abgeführt werden muss.

Als Effizienz-Knoten schlägt der Rechner zugleich die Brücke zum Energie-Cluster: Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe, einer Solarzelle oder eines Motors entscheidet direkt über Stromverbrauch und Betriebskosten.

Eingaben

So nutzt du den Rechner

Hier siehst du, welche Werte erwartet werden und wie die Felder zusammenhängen.

Du gibst Eingangsleistung und Ausgangsleistung oder eine der beiden Größen plus Zielwirkungsgrad ein. Beide Leistungen müssen in derselben Einheit vorliegen, üblicherweise in Watt oder Kilowatt.

Typische Quellen sind Datenblatt, Messprotokoll oder Prüfstandswert. Häufige Fehler sind Watt mit Kilowatt zu vermischen, Prozent mit Dezimalzahlen zu verwechseln oder Werte aus unterschiedlichen Lastpunkten zusammenzurechnen.

Gib echte Prozentwerte ein, also 95 statt 0,95, und achte darauf, dass Ausgangs- und Eingangsleistung zum selben Betriebspunkt gehören, sonst stimmt die berechnete Verlustleistung nicht.

Berechnung

So funktioniert die Berechnung

Siehe Formeln und Rechenschritte.

Verwendete Formeln

eta = P_out / P_in * 100

P_verlust = P_in - P_out

eta_ges = eta1 * eta2 * ...

Nachschlagen

Wirkungsgrad typischer Energiewandler im Überblick

Der Wirkungsgrad η gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie nutzbar abgegeben wird. Die Tabelle zeigt typische und maximale Werte realer Systeme.

Wirkungsgrad-Tabelle: Gerät oder System, typischer Wirkungsgrad und maximal erreichbarer Wirkungsgrad in Prozent
Gerät / System	Wirkungsgrad typisch (%)	Wirkungsgrad max. (%)
LED-Lampe	80–90	≈ 90
Leuchtstofflampe (Röhre)	60–70	≈ 75
Glühbirne (Wolfram)	5	≈ 8
Halogenlampe	10–15	≈ 18
Solarzelle monokristallin	19–22	≈ 26
Solarzelle polykristallin	15–18	≈ 22
Solarzelle Dünnschicht (CdTe)	10–14	≈ 19
Elektromotor (Industrie)	88–95	≈ 97
Elektromotor (Kleingerät)	60–75	≈ 85
Ottomotor (PKW)	25–35	≈ 40
Dieselmotor (PKW)	30–40	≈ 45
Dampfturbine (Kraftwerk)	35–42	≈ 47
Gasturbine (CCPP)	55–60	≈ 62
Wärmepumpe (Luft/Wasser, COP)	250–350	≈ 500 (COP 5)
Transformator (Netz)	96–99	≈ 99,7
Lithium-Ionen-Akku (Lade/Entlade)	90–95	≈ 97
Brennstoffzelle (PEM)	40–60	≈ 70
Wasserkraftwerk	85–92	≈ 95

Wirkungsgrad η = Pnutz / Pzu × 100 %. COP (Coefficient of Performance) für Wärmepumpen in %; Werte sind Richtwerte unter Normbedingungen. Quelle: VDI-Kennlinien, Herstellerdatenblätter, IEA.

Hinweise

Wichtige Hinweise zur Nutzung

Schnelle Qualitätsprüfung für dein Ergebnis.

Bewerte den Wirkungsgrad η immer zusammen mit Lastpunkt, Temperatur und Betriebsdauer. Ein hervorragender Nennlastwert hilft wenig, wenn das Gerät überwiegend in Teillast läuft, denn dort fällt die Effizienz von Netzteilen und Motoren oft spürbar ab.

Achte außerdem darauf, ob das Datenblatt den Wirkungsgrad bei Volllast oder über mehrere Lastpunkte gemittelt angibt. In der Praxis lohnt sich deshalb fast immer der Vergleich mehrerer realistischer Betriebsszenarien statt eines einzigen Katalogpunkts, und der gemessene Wert sollte stets gegen die ausgewiesene Verlustleistung gegengeprüft werden.

Anwendung

Praxisbeispiel und Einordnung

So wird das Ergebnis in einer realen Entscheidung nutzbar.

Max testet ein Schaltnetzteil: Es nimmt 120 W aus dem Netz auf und liefert am Ausgang 98 W Nutzleistung. Er gibt 120 W als Eingang und 98 W als Ausgang ein. Der Rechner zeigt: η = 98 ÷ 120 × 100 = 81,7 %, Verlustleistung = 22 W.

Das Hersteller-Datenblatt nennt η ≥ 85 % bei Nennlast (200 W); bei 120 W Teillast liegt der gemessene Wert also unter der Spezifikation – typisch für Netzteile im Teillastbereich.

Max entscheidet: Das Netzteil ist gut genug für die geplante Anwendung, sichert aber das Gehäuse ausreichend gegen Stauwarme ab, da die 22 W Verlustleistung zu einer merklichen Erwärmung führen werden.

Fallstricke

Häufige Fehler und fachliche Einordnung

Typische Anfängerfehler. Sicherer anwenden.

Typische Fehler sind die Verwechslung von elektrischer, mechanischer und thermischer Nutzleistung als Ausgangsleistung, ein unkritischer Umgang mit Hersteller-Maximalwerten und die Annahme, der Wirkungsgrad η bleibe über alle Lastbereiche konstant. Wer Eingangsleistung und Ausgangsleistung aus unterschiedlichen Lastpunkten kombiniert, erhält eine zu schöne Effizienz und eine zu niedrige Verlustleistung.

Ebenfalls oft vergessen werden Hilfsverbraucher und Standby-Verluste, die die reale Energiebilanz verschlechtern. Für Netzteile, Motoren oder Ladegeräte musst du deshalb immer denselben Betriebspunkt betrachten, sonst klingt der Prozentwert besser, als die tatsächliche Bilanz ist.

Nächster Schritt

Kurzfazit und nächster sinnvoller Schritt

Die Kernaussage für die direkte Weiterentscheidung.

Der Wirkungsgrad-Rechner zeigt, welcher Anteil der aufgenommenen Eingangsleistung als Nutzleistung herauskommt und wie viel als Verlustleistung in Wärme umgewandelt wird.

Das Ergebnis hilft, Systemeffizienz realistisch zu bewerten und thermische Belastungen bei Netzteilen, Motoren oder Ladegeräten frühzeitig zu erkennen.

Als nächster Schritt empfiehlt sich der Vergleich des gemessenen Werts mit der Datenblatt-Spezifikation für den realen Lastpunkt, um zu prüfen, ob das Gerät im erwarteten Effizienzbereich arbeitet und die Erwärmung beherrschbar bleibt.

Vertiefung

Beispielrechnungen

Step-by-Step Walkthroughs. Realistische Szenarien.

Beispiel 1 · Einfach · Gesamtwirkungsgrad 74,605 %, Verlustanteil 25,395 %, von 100 W Eingangsleistung bleiben 74,605 W nutzbar und Klasse Mäßig

Vierstufige Wirkungsgradkette

Modus: Kettenschaltung
Wirkungsgrad 1: 95 %
Wirkungsgrad 2: 92 %
Wirkungsgrad 3: 88 %

Weitere 1 Eingabewerte sind in dieser Beispielrechnung enthalten.

Expertenmodus

Häufige Fragen zu Wirkungsgrad-Rechner

Spezielle Fragen geklärt. Tiefer verstehen.

Was ist die Formel für den Wirkungsgrad und wie wende ich sie an?

Die Formel für den Wirkungsgrad lautet η = Pnutz / Pzu, also Nutzleistung geteilt durch zugeführte Leistung. Das Ergebnis ist eine dimensionslose Zahl zwischen 0 und 1, die du mit 100 multiplizierst, um den Prozentwert zu erhalten.

Beispiel: Nimmt ein Motor 2.000 W auf und gibt 1.600 W mechanische Leistung ab, beträgt der Wirkungsgrad η = 1.600 / 2.000 = 0,8 = 80 Prozent. Statt Leistungen kannst du auch Energien einsetzen: η = Enutz / Ezu liefert denselben Wert.

Die Verlustleistung ergibt sich als Differenz Pzu − Pnutz, hier also 400 W. Der Rechner verlangt nur Eingangs- und Ausgangsleistung und liefert daraus Wirkungsgrad, Verlustleistung und eine Effizienzklasse zur schnellen Einordnung.

Wie ermittle ich den Wirkungsgrad eines Geräts in der Praxis?

Den Wirkungsgrad ermittelst du, indem du Eingangs- und Ausgangsleistung am selben Betriebspunkt misst und ins Verhältnis setzt.

Die Eingangsleistung liest du meist elektrisch ab (Spannung mal Strom), die Ausgangsleistung je nach System mechanisch, thermisch oder elektrisch.

Beispiel Schaltnetzteil: Es nimmt 120 W aus dem Netz auf und liefert 98 W am Ausgang, also η = 98 / 120 ≈ 81,7 Prozent.

Wichtig ist, dass beide Werte zum gleichen Lastfall gehören – ein Datenblattwert bei Nennlast ist nicht direkt mit einer Teillastmessung vergleichbar.

Der Wirkungsgrad-Rechner nimmt dir die Division ab und zeigt zusätzlich die Verlustleistung, sodass du sofort siehst, wie viel Wärme das Gerät bei diesem Betriebspunkt abführen muss.

Wie berechne ich den Wirkungsgrad in Prozent?

Um den Wirkungsgrad in Prozent zu berechnen, teilst du die Nutzleistung durch die zugeführte Leistung und multiplizierst mit 100: η (%) = Pnutz / Pzu × 100.

Beispiel: Eine Pumpe nimmt 750 W auf und gibt 525 W hydraulische Leistung ab, also η = 525 / 750 × 100 = 70 Prozent. Achte darauf, echte Prozentwerte zu verwenden und nicht versehentlich die Dezimalform (0,7) als Prozent zu lesen.

Im Wirkungsgrad-Rechner gibst du einfach Eingangs- und Ausgangsleistung in Watt ein, der Prozentwert erscheint direkt als Hauptergebnis.

Das ist besonders praktisch, weil die meisten technischen Datenblätter und Effizienzklassen den Wirkungsgrad ohnehin in Prozent angeben und du so direkt vergleichen kannst.

Was bedeutet ein Wirkungsgrad von 100 Prozent?

Ein Wirkungsgrad von 100 Prozent würde bedeuten, dass die gesamte zugeführte Leistung verlustfrei in Nutzleistung umgewandelt wird – Pnutz = Pzu, also keinerlei Verluste.

In der Realität ist das bei keiner Maschine erreichbar, weil immer ein Teil der Energie als Wärme, Reibung oder elektromagnetische Verluste verloren geht.

Zeigt eine Messung oder der Rechner einen Wert über 100 Prozent, steckt fast immer ein Fehler dahinter: ein vertauschter Eingangs- und Ausgangswert, eine Einheitenverwechslung (Watt mit Kilowatt) oder ein Vergleich von Werten aus verschiedenen Lastpunkten.

Eine Ausnahme bilden Wärmepumpen, deren Leistungszahl COP über 1 liegt – das ist aber kein Wirkungsgrad im klassischen Sinn, sondern ein Verhältnis, das die zusätzlich genutzte Umweltwärme einbezieht.

Was bedeutet ein Wirkungsgrad von 95 Prozent beim Elektromotor?

Ein Wirkungsgrad von 95 Prozent beim Elektromotor heißt, dass 95 Prozent der aufgenommenen elektrischen Leistung in mechanische Nutzleistung umgesetzt werden und 5 Prozent als Verluste anfallen.

Bei 10 kW Aufnahme sind das 9,5 kW Nutzleistung und 500 W Verlustleistung, überwiegend Wärme in Wicklungen und Lagern.

Moderne Elektromotoren der Effizienzklassen IE3 und IE4 erreichen solche Werte, während Dieselmotoren typisch bei 35 bis 45 Prozent liegen.

Wichtig: Auch 95 Prozent klingen sehr gut, aber bei großen Maschinen bleibt die absolute Abwärme relevant für Kühlung und Lebensdauer.

Der Wirkungsgrad-Rechner zeigt dir neben dem Prozentwert genau diese Verlustleistung an, damit du die thermische Belastung und nicht nur die Effizienzzahl im Blick hast.

Wie lautet die grundlegende Wirkungsgradformel mit dem Zeichen η?

Die grundlegende Wirkungsgradformel verwendet das griechische Formelzeichen η (Eta) und lautet η = Pab / Pzu beziehungsweise η = Pnutz / Pzu.

Sie gilt universell für elektrische, mechanische und thermische Systeme – entscheidend ist, dass Nutz- und Eingangsgröße in derselben Einheit vorliegen, meist Watt. Statt Leistungen lässt sich die Formel auch mit Energien schreiben: η = Wnutz / Wzu.

Der Wert η ist dimensionslos und liegt zwischen 0 und 1; in Prozent multiplizierst du ihn mit 100. Für mehrstufige Systeme gilt der Gesamtwirkungsgrad als Produkt der Einzelstufen: η_ges = η1 · η2 · η3.

Der Rechner setzt genau diese Definition um und bietet zusätzlich einen Kettenmodus, mit dem du den Gesamtwirkungsgrad mehrerer hintereinander geschalteter Stufen direkt ermittelst.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe und wie berechne ich ihn?

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe wird nicht als klassisches η, sondern als Leistungszahl COP (Coefficient of Performance) und über das Jahr als Jahresarbeitszahl JAZ angegeben.

Der COP berechnet sich als abgegebene Wärmeleistung geteilt durch zugeführte elektrische Leistung: Gibt eine Wärmepumpe 8 kW Wärme bei 2 kW Stromaufnahme ab, beträgt der COP = 8 / 2 = 4.

Werte über 1 sind möglich, weil die Wärmepumpe zusätzlich kostenlose Umweltwärme aus Luft, Erdreich oder Grundwasser nutzt. Gute Anlagen erreichen JAZ-Werte von 3,5 bis 5. Eine JAZ von 4 bedeutet: Aus 1 kWh Strom werden rund 4 kWh Heizwärme.

Der Wirkungsgrad-Rechner liefert dir das zugrunde liegende Leistungsverhältnis und macht über die Verlustanzeige sichtbar, welcher Anteil der zugeführten Energie tatsächlich genutzt wird.

Wie berechne ich den Wirkungsgrad eines Motors Schritt für Schritt?

Den Wirkungsgrad eines Motors berechnest du, indem du die mechanische Abgabeleistung durch die elektrische Aufnahmeleistung teilst. Schritt 1: Ermittle die Aufnahmeleistung elektrisch über P = U · I, etwa 230 V · 9 A = 2.070 W.

Schritt 2: Bestimme die mechanische Leistung an der Welle, zum Beispiel aus Drehmoment und Drehzahl (P = 2π · n · M) zu 1.600 W. Schritt 3: Berechne η = 1.600 / 2.070 ≈ 0,773, also rund 77 Prozent.

Schritt 4: Die Verlustleistung beträgt 2.070 − 1.600 = 470 W, die als Wärme abgeführt werden müssen.

Der Wirkungsgrad-Rechner übernimmt die Schritte 3 und 4 automatisch: Du gibst Eingangs- und Ausgangsleistung ein und erhältst Wirkungsgrad, Verlustleistung und Effizienzklasse für einen schnellen Vergleich mehrerer Motoren.

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