Exergie

Wer hat im Physikunterricht gut aufgepasst und weiß was Exergie ist?

Dieser Artikel wurde am 8. Juni 2020 veröffentlicht
und ist möglicherweise nicht mehr aktuell!

Für die, die sich nicht erinnern, hier eine kurze Gedächtnisauffrischung aus Wikipedia: „Exergie bezeichnet den Teil der Gesamtenergie eines Systems, der Arbeit verrichten kann, wenn dieses in das thermodynamische (thermische, mechanische und chemische) Gleichgewicht mit seiner Umgebung gebracht wird. Exergie ist ein Potential zwischen mindestens zwei Zuständen, wobei einer davon meist der Umgebungszustand ist. Die Exergie ist im Gegensatz zur Energie keine Erhaltungsgröße, da sie durch irreversible Prozesse abgebaut wird, d. h. sie wird in Anergie umgewandelt.“

Falls die Gedächtnisauffrischung gewirkt hat, sind euch jetzt vielleicht die Hauptsätze der Thermodynamik wieder in den Sinn gekommen:

Hauptsatz der Thermodynamik (Energiesatz): In einem abgeschlossenen System bleibt bei reversiblen und irreversiblen Prozessen die Summe aus Exergie und Anergie konstant.
Hauptsatz der Thermodynamik (Entropiesatz): In einem abgeschlossenen System bleiben bei reversiblen Prozessen Exergie und Anergie jeweils konstant. Bei irreversiblen Prozessen wird Exergie in Anergie umgewandelt. Anergie kann nicht in Exergie umgewandelt werden.

Und warum erzählen wir euch das Ganze? Weil das Ausschlaggebend für effiziente Energienutzung ist. Mechanische und elektrische Energie können komplett in Wärme umgewandelt werden, umgekehrt geht das aber nicht. Mechanische und elektrische Energien sind nämlich reine Exergien, in wie weit Wärme eine Exergie ist, hängt von der Umgebungstemperatur ab. Hat man einen schlecht gedämmten Heizkessel im Keller, gibt dieser viel Wärmeenergie an die Umgebung ab, dadurch nimmt seine Exergie ab. Um das Wasser im Kessel auf Temperatur zu halten, muss also mehr Primärenergie zugeführt werden. Will man ein möglichst effizientes System konstruieren, muss man sich sowohl den energetischen als auch den exegetischen Wirkungsgrad ansehen.

Ein Beispiel für ein effizientes System wäre eine Kraft-Wärme-Kopplung wobei mechanische Energie und Wärme in einem thermodynamischen Prozess entstehen. Die mechanische Energie wir hier oft zur Stromerzeugung genutzt und auch die Abwärme ‚verschwindet‘ hier nicht ungenutzt in die Umgebung, sondern wird zum Heizen genutzt. Dadurch kann, verglichen mit der getrennten Erzeugung von Wärme und Strom, rund ein Drittel Primärenergie eingespart werden.

Mehr zum Thema Tech

In der Kategorie Tech informieren wir über nützliche Entwicklungen und Gadgets, die Strom erzeugen, Wasser sparen und uns helfen, der Umwelt etwas Gutes zu tun. Mit folgenden Links gelangst du der Reihe nach zu mehr Artikel in diesem Themenbereich für Einsteiger bis zu Profis.