Was ist Energie und aus welchen beiden Koponenten besteht sie?
Energie ist eine physikalische Größe
Energie ist die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen
Energie = Exergie + Anergie
Energie und die Hauptsätze
Energie wird weder erzeugt noch vernichtet
Energieumwandlung nur wenn deltaS > 0 (Entropiezunahme)
Wärme geht niemals von selbst von einem Körper niederer Temperatur zu einem Körper höherer Temperatur über
Was ist der Unterschied zwischen Exergie und Anergie?
Exergie
Anteil der Energie, der sich mit reversiblen Prozessen unbeschränkt in jede andere Energieform umwandeln lässt
kann in “Arbeit” umgewandelt werden
Anergie
Restlicher Anteil der Energie, der nicht in andere Energieformen umwandelbar ist
kann nicht in “Arbeit” umgewandelt werden
hat keinen Nutzen (außer evtl. zum Heizen)
Anteil ist abhängig vom Temperaturniveau der Umgebung
Energie auf und unterUmgebungstemperaturniveau ist komplett Anergie
Veranschaulichung von Exergie und Anergie
Was versteht man unter Entropie?
Maß der Unordnung
Maß der Ungewissheit der Mikrostruktur
höhere Unordnung = höhrer Entropie
Exergiebilanzierung
Arbeit besteht zu 100 % aus Exergie (potentielle und kinetische Energie)
Exergie von Brennstoffen (chem. Energie) = Heizwert
Exergie nimmt ab —> Entropie nimmt zu
Exergiewirkungsgrad (allgemein)
Wichtige Wirkungsgrade - Annahmen
Konventionelle Heizung: 90%
Kraftwerk in Deutschland: 40%
Verluste durch Überlandleitung (Stromtransport): 5%
Elektroheizung: 100%
Solarkollektor: 75%
Photovoltaikanlage: 100%
Verluste bei solarbetrieberer Heizung: 5%
Güteziffer bei WP: 0,5 bzw. 50%
Wirkungsgrad einer Wärmepunpe COP: 300%
Westhalb ist der Exergiewirkungsgrad von Heizungsanlagen so gering?
Weshalb sticht der einer Wärmepumpenheizung so positiv heraus?
Bei Nutzung von Heizenergie auf niedrigem Temperaturniveau knapp oberhalb der Umgebungstemperatur (d.h. bei 20 – 25°C) ist der Anteil der enthaltenen Exergie äußerst gering
Bei einer Wärmepumpe hebt sich der geringe Faktor (Carnot-Wirkungsgrad) weitgehend auf, speziell je näher die Vorlauftemperatur an der Raumtemperatur liegt!
Was zeigt der Vergleich der Exergiewirkungsgrade verschiedener Heizsysteme?
Der Vergleich des Exergiewirkungsgrades zeigt, welche Heizanlage energetisch gesehen die geringste Entwertung der eingesetzten Energie zur Temperierung des Gebäudes aufweist
Aber: besondere Berücksichtigung regenerativer Energien, die keine CO2 -Emissionen verursachen und die zukünftige Verfügbarkeit von Exergie anderer Energieträger spart
Nicht-genutzte regenerative Energie, z.B. Solarstrahlung wandelt sich von alleine in Anergie!
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