Sankey-Diagramm
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Ein Sankey-Diagramm (nach Matthew Henry Phineas Riall Sankey) ist eine graphische Darstellung von Mengenflüssen. Anders als beim Flussdiagramm werden die Mengen durch mengenproportional dicke Pfeile dargestellt.
Sankey-Diagramme sind wichtige Hilfsmittel zur Visualisierung von Energie- und Materialflüssen sowie von Ineffizienzen und Einsparpotenzialen im Umgang mit Ressourcen. Die Darstellung lässt sich auch auf sozialwissenschaftliche Daten anwenden, die sich über die Zeit hinweg verändern (z. B. Wählerwanderung zwischen den Parteien).
Geschichte
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![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/JIE_Sankey_V5_Fig1.png/300px-JIE_Sankey_V5_Fig1.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/Ene_Flow_Pow_Plt_uni.png/220px-Ene_Flow_Pow_Plt_uni.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c6/Earth_energy_budget.svg/langde-440px-Earth_energy_budget.svg.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d2/Sun_climate_system_alternative_%28German%29_2008.svg/440px-Sun_climate_system_alternative_%28German%29_2008.svg.png)
Der französische Bauingenieur Charles Joseph Minard veröffentlichte 1869 eine Grafik zu den Verlusten der französischen Armee während Napoleons Russlandfeldzug, die Carte figurative des pertes successives en hommes de l'Armée Française dans la campagne de Russie 1812–1813. Der irische Ingenieur Captain Matthew Henry Phineas Riall Sankey verwendete 1898 eine ähnliche Darstellungsform, um die Energieflüsse bzw. -verluste realer und idealer Dampfmaschinen zu visualisieren. Sankey verwendete die Darstellungsform nur dieses eine Mal. Im darauf folgenden Jahrzehnt wurden aber ähnliche Informationsgrafiken im internationalen Maßstab verwendet. So wurden 1908 in der Rundschau der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure Sankey-Diagramme vergleichender Wärmebilanzen von Dampfmaschine/Gasmaschine sowie Hochofen/Koksofen abgedruckt.
Im größeren Stil wurden Sankey-Diagramme erstmals von Alois Riedler (1850–1936) eingesetzt, der die Darstellungsform nutzte, um Leistung und Energieverluste bei Kraftfahrzeugen zu visualisieren. Alois Riedler war einer der Pioniere auf dem Gebiet der Automobiltests auf Rollprüfständen. In den folgenden Jahren gewannen Sankey-Diagramme vor allem in Deutschland an Bedeutung. Der Hintergrund war, dass Deutschland aufgrund der Reparationszahlungen nach dem Ersten Weltkrieg mit seinen Ressourcen sparsam umgehen musste und kontinuierlich versuchte, die Energie- und Materialausbeute technischer Prozesse zu verbessern. So wurden Sankey-Diagramme vor allem in der Stahlindustrie, der Zementindustrie und der Glasindustrie eingesetzt.
Über die Jahre geriet die Darstellungsform des Sankey-Diagramms in Vergessenheit. In neuerer Zeit gewinnt das Sankey-Diagramm durch den zunehmenden Einsatz der Energie- und Stoffstromanalyse bzw. -management und dem lauter werdenden Ruf nach Steigerung der Material- und Ressourceneffizienz wieder an Bedeutung.
Methodische Grundlagen
Sankey hatte das nach ihm benannte Diagramm eher beiläufig eingeführt und die folgenden Darstellungen orientierten sich daran. Somit gibt es eigentlich keine Regeln für die Erstellung von Sankey-Diagrammen. Dennoch geht man von gewissen impliziten Annahmen aus:
- Es werden in der Regel Mengengrößen abgebildet, die sich auf eine Zeitperiode beziehen.
- Die Mengengrößen sind extensive Größen, das heißt, sie können addiert werden.
- Die Pfeilbreite verhält sich proportional zur dargestellten Menge.
- Es werden in der Regel keine Bestandsgrößen berücksichtigt, das heißt, es gibt keine Lagerbildung.
- Es wird stillschweigend eine Energie- und Massenerhaltung angenommen.
Darstellungsformen und Anwendungen
Das typische Sankey-Diagramm gibt es nicht. Vielmehr wurde in den letzten 100 Jahren eine Vielzahl von unterschiedlichen Sankey-Diagrammen erstellt und publiziert. Dabei können die Mengenangaben absolut oder relativ sein, es können beispielsweise Energie-, Mengen- oder Kostenflüsse abgebildet werden.
Ein Energiefluss-Diagramm (auch Energieflussbild oder Wärmeflussbild) ist eine grafische Darstellung der Energieumsätze pro Zeitspanne (Energiefluss) eines technischen Prozesses (z. B. für Wärmekraftanlagen).
Datenstruktur
Aus informationstechnischer Sicht sind Sankey-Diagramme Visualisierungen gerichteter Graphen. Die Knoten des Graphen bilden dabei die Zwischenstufen, zum Beispiel die Energieformen in einem Energieflussdiagramm, während die gewichteten Kanten den Mengenfluss zwischen den Stufen abbilden. Addieren sich die Gewichte der ein- und ausgehenden Kanten jedes Knotens jeweils zu 1, werden alle Mengenflüsse dargestellt. Bei Abweichungen hiervon werden gewisse Zu- und Abnahmen explizit ausgelassen, so zum Beispiel die Truppenverluste in Minards Diagramm. Die Graphen sind wegen der oft dargestellten zeitlichen Dimension üblicherweise azyklisch, jedoch können auch zyklische Prozesse dargestellt werden, wie Sankeys Dampfkreislauf zeigt.
Siehe auch
Literatur
- Mario Schmidt: Der Einsatz von Sankey-Diagrammen im Stoffstrommanagement (umwelt.hs-pforzheim.de PDF; 6,99 MB).
Weblinks
- sankey-diagrams.com Website, auf der Sankey-Diagramme vorgestellt und diskutiert werden.
Auf dieser Seite verwendete Medien
Sankey Diagramm (SVG)
Dieses Energiebudget beinhaltet, was wir über die Teile der Temperaturregelung unserer Erde wissen. Das Bild zeigt, wie Wolken den Großteil der Reflexion von Sonnenenergie (überlege dabei wie hell Wolken aussehen können -- dies ist reflektierte Energie) und ausgestrahlter Wärmeenergie, ausmachen. (Wolken funktionieren ähnlich wie einem Heizkörper in der Atmosphäre -- nur eben viel kälter als Heizkörper in einem Gebäude). Man könnte Wolken als den Thermostat der Erde betrachten. Wenn z.B. die Durchschnittsdichte niedriger Wolken größer wird, und somit mehr Energie zurückgestrahlt wird, sinkt die Temperatur der Erde. Das gleiche Ergebnis, als wenn man einen Thermostat niedriger stellen würde. (vom original kopiert)
Global energy budget of the Earth for the period March 2000 - May 2004
Autor/Urheber: User:Masaqui, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Energy flow of typical Power Plant (IEA/OECD 2008), where
E1=Energy consumed, El1=Electrical energy generated, El2=Internal use, El3=Electrical energy for consumption, L1=Processing Loss, L2=Transmission Loss.
Karte von Charles Minards aus dem Jahre 1869. Diese zeigt den Verlust an Soldaten, die Truppenbewegungen und die Temperaturen im Laufe von Napoleons Russlandfeldzug im Oktober (8bre) und November (9bre). Lithographie, 62 × 30 cm.
Sankey Diagram drawn by M. H. Sankey, extracted from "The Thermal Efficiency Of Steam Engines".