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Energie ist eine physikalische Größe. Die Energie in einem geschlossenen Systems bleibt normalerweise erhalten, sie kann aber von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden. |
Energie ist immer die Summe aus Exergie und Anergie.
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik:
- In einem abgeschlossenen System bleibt die Summe aus Exergie und Anergie konstant.
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik:
- Bei irreversiblen Prozessen eines abgeschlossenen Systems wird Exergie in Anergie umgewandelt
- Bei reversiblen Prozessen bleibt die Exergie konstant
- Anergie kann nicht in Exergie umgewandelt werden.
Beispiele:
1. Wärmestrom durch eine Wand
Innerhalb des beheizten Raumes, der sich über dem Niveau der als Umgebungstemperatur betrachteten Außentemperatur befindet, ist Wärmeenergie als Exergie und als Anergie gegeben.
Durch die Wärmeleitung in der Außenwand erreicht die ausfließende Wärme das Niveau der Außentemperatur und ist jetzt nur noch Anergie.
2. Bereits im Kreisprozeß des Kraftwerks geht ein Teil der vom Brennstoff gelieferten Energie als Anergie oder Abwärme an die Umgebung verloren.
3. Wenn man ein System aus energetischer Sicht ansieht, können Exergieverluste z. B. durch einen Wärmetransport an die Umgebung auftreten. Ein Beispiel wäre eine schlecht gedämmte Außenwand: Die Energie, die in Form von Wärme verloren geht, kann später nicht mehr genutzt werden, um Arbeit zu leisten. Es gilt aber das Energieerhaltungsprinzip: Die Wand und die Umgebung zusammen besitzen die gleiche Energiemenge wie vor dem Beginn der Wärmeübertragung. Insofern wäre der Ausdruck "Energieverlust“ nicht richtig.
Was ist Energie?
EnBW - Energie Baden-Württemberg AG
Was ist eigentlich Energie?
enercity AG
Energie und Energieformen
sofatutor.com - sofatutor GmbH
Energieformen
FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH
Energie
Umweltbundesamt
Energie - Grundlagen
Prof. Dr. Dieter Freude - Universität Leipzig
Fakultät für Physik und Erdsystemwissenschaften
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Exergie und Anergie sind ein wichtiges Begriffspaar in der Thermodynamik. Sie bilden zusammen die Gesamtenergie eines Systems. Exergie ist "hochwertige Energie". Sie hat für den Menschen einen hohen Wert, weil wir etwas damit tun können. Der Verlust von Exergie und das Entstehen von Anergie bedeutet einen Verlust potentieller Möglichkeiten. |
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie nicht verloren gehen kann. Trotzdem sollten wir sie mit Bedacht einsetzen. Denn der erste wird durch den zweiten Hauptsatz entscheidend eingegrenzt. Energie lässt sich, obwohl sie vorhanden ist, nicht immer nutzen, um physikalische Arbeit zu verrichten. Die physikalischen Konzepte Exergie und Anergie beschreiben die Anteile nutzbarer und nicht nutzbarer Energie in einem Gesamtsystem.
Als "hochwertige Energie" hat Exergie für den Menschen einen hohen Wert. Es ist der Teil der gesamt verfügbaren Energie eines Systems, mit dem wir etwas anfangen können. Exergie ist die Energie, die sich in eine beliebige andere Form umwandeln lässt. Beispiele sind elektrischer Strom und mechanische Arbeit: Diese Energien können als reine Exergie gesehen werden, da sie sich restlos in andere Energieformen umwandeln lassen.
Dabei sind Verluste zu berücksichtigen, die der Wirkungsgrad angibt. Wärmeenergie aus einem Verbrennungsprozess hingegen besteht nur zu einem geringen Teil aus Exergie. Sie lässt sich, etwa in einem Kraftwerk, nicht vollständig in zum Beispiel Arbeit bzw. elektrischen Strom umwandeln. Der Rest der Gesamtwärme verlässt das System über den Kühlturm. Durch die Erwärmung und die Stromproduktion ist die Energie in Summe gleich geblieben. Doch im Vergleich zur Situation vor der Umwandlung steht mit dem produzierten, elektrischen Strom nun deutlich weniger Exergie zur Verfügung. Der Rest hat sich als Abwärme in Anergie umgewandelt. Wenn Exergie verloren geht und Anergie entsteht, bedeutet das für den Menschen einen Verlust potenzieller Möglichkeiten.
Bei jedem Umwandlungsprozess geht Exergie in Anergie über. Die Bilanzsumme bleibt gleich. Aber die Entropie des Systems und der Anteil von Anergie steigt, während der Anteil von Exergie, das heißt von weiter umwandelbarer Energie, geringer wird. Die wichtigsten Quellen für Energieverluste sind
• Reibungsverluste
• der Übergang von Wärme in die Umgebung
• Vermischung räumlich getrennter Stoffe
• chemische Reaktionen
Die Vernichtung von Exergie erzeugt Anergie
Anergie kann nicht in Exergie umgewandelt werden. Dagegen geht bei jedem Energieumwandlungsprozess ein Teil der Exergie verloren und in Anergie über. Die Erzeugung und Verwendung von Energie bedeutet immer Transport und Umwandlung: Bei Solarenergie wandelt sich Licht in Strom. Fernwärmetechnik nutzt lange Transportwege. Auch eine Holzschnitzelfeuerung setzt die chemische Energie in Wärme um. Dabei bleibt die Bilanz gleich, aber ein großer Teil der Exergie des Brennstoffes geht verloren, weil dieser Prozess nur einmal möglich und nicht umkehrbar ist..
Die Umwandlung in Anergie ist nicht umkehrbar. Das ist ein triftiger Grund, gezielt auf einen sparsamen Umgang damit zu achten. Techniken für thermodynamisch optimiertes Heizen zielen darauf, die Umwandlung von Exergie in Anergie so gering wie möglich zu halten. Angefangen beim Energiecontracting > Gefragt sind moderne und smarte Wege für die Herstellung und den Transport von Energie mit hohem, exergetischen Wirkungsgrad. Auf Seiten des Verbrauchers ist es sinnvoll, Anwendungen mit hohem Temperaturgefälle zu vermeiden. Ein sehr bekanntes Beispiel sind Flächen- und Fußbodenheizungen, die die gleiche Raumtemperatur erzeugen, wie Wandheizkörper. Das spart Exergie, weil sie mit deutlich niedrigeren Vorlauftemperaturen arbeiten.
Quelle: Bosch Thermotechnik GmbH
Exergie: Wissen zu Heizung und Haustechnik
Bosch Thermotechnik GmbH
Anergie: Wissen zu Heizung & Energie bei Buderus
Bosch Thermotechnik GmbH
Exergie und Anergie: Warum wir unser Energieverständnis ändern müssen
Evelyn Erdle, Dr. Markus Pröll, goodmen energy
Exergie und Anergie
StudyHelp GmbH
Energie kann in vielen verschiedenen Energieformen vorkommen. Diese Erscheinungsformen von Energie begegnen uns in jedem Moment unseres Lebens und sind uns sehr vertraut, ohne dass wir gross darüber nachdenken. Das ist z. B. das Licht der Sonne, die Wärme des Feuers, die Bewegung von Autos und die Kraft von Blitzen.
Bewegungsenergie (Kinetische Energie)
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Wärmeenergie (Thermische Energie)
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Lichtenergie (Strahlungsenergie)
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Potentielle Energie (Lageenergie, Höhenenergie)
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Elektische Energie
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Chemische Energie
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Kernenergie
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Primärenergie
Die Energiekette (Energieumwandlungskette) beginnt mit der Primärenergie, die verlustfrei zur Verfügung steht und somit noch nicht umgewandelt worden ist. Danach folgt die Sekundärenergie, die mindestens einmal umgewandelt worden ist. Nutzenergie und Endenergie stellen dabei Unterbegriffe der Sekundärenergie.
Primärenergie beschreibt die Energie, die verlustfrei zur Verfügung steht und noch nicht umgewandelt worden ist. Darunter werden alle Energieträger verstanden, die sich in nicht-erneuerbare Energien (fossile Energieträger [Braunkohle, Erdöl und Erdgas]) und erneuerbare Energien (Sonnenenergie, Windkraft, Wasserkraft, Biomasse, Erdwärme und Gezeitenenergie) unterteilen lassen.
Sekundärenergie umfasst die Arten von Energie, die nicht direkt aus der Natur stammen. So gesehen, handelt es sich also um umgewandelte Primärenergie. Sie umfassen den aus der Primärenergie gewonnenen Strom. Ohne technische Hilfsmittel ist nämlich die Energie aus Sonnenlicht oder Wind nicht nutzbar, um zu heizen oder andere elektrische Geräte zu betreiben. Daher muss die Primärenergie der Sonne in Sekundärenergie umgewandelt werden. Solarthermie- oder Photovoltaikanlagen übernehmen diesen Part und stellen am Ende der Verwertungskette Strom oder Wärme für die Verbraucher. Im Fall von Windenergie kommen Windräder zum Einsatz und um sich die Kraft des Wassers zunutze zu machen, braucht es z. B. Wasser- und Gezeitenkraftwerke.
Die Nutzenergie ist jener Teil der Endenergie, der von dem Verbraucher unmittelbar für seine Bedürfnisse durch Energiedienstleistungen genutzt wird. Dabei kann es sich z. B. um Wärme zur Beheizung, Kälte zur Klimatisierung, Beleuchtung bei Gebäuden sowie die Energie zum Betrieb von Maschinen oder Geräten handeln.
Generell ist die Nutzenergie geringer als die Endenergie, da bei der Umwandlung ein Teil der Endenergie in eine nicht nutzbare Form der Energie umgewandelt wird. Diese ist somit für den Verbraucher verloren. So wird z. B. bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Licht für die Beleuchtung ein großer Teil der Energie in Wärme umgewandelt. Diese Wärme kann zwar im Winter zur Raumwärme beitragen, kann aber in klimatisierten Räumen auch unerwünscht sein. Bei herkömmlichen Glühlampen wurde mehr als 95 % der Energie in Wärme umgewandelt, womit der Wirkungsgrad somit unter 5 % liegt. Energiesparlampen weisen hingegen einen Wirkungsgrad von etwa 25 % auf. Moderne LED-Lampen besitzen eine noch höhere Energieeffizienz und können etwa 90 % Energieeinsparung im Vergleich zu einer Glühlampe erzielen.
Quelle: EnArgus.Wiki - Forschungszentrum Jülich GmbH
Die Endenergie ist der nutzbare Teil der Primärenergie, der den Verbrauchern zur Verfügung steht. Sie errechnet sich aus der Primärenergie abzüglich der Verluste durch die Energieumwandlung und den Energietransport. Demzufolge ist die Endenergie eines Energieträgers geringer als dessen Primärenergie. Sie wird im Wesentlichen durch den Wirkungsgrad des Umwandlungsprozesses und des Transportprozesses bestimmt.
Einerseits kann Endenergie beim Verbraucher in Form eines Primärenergieträgers vorliegen. Hierzu zählt beispielsweise Erdgas. Kommt die Endenergie in Form von Benzin oder elektrischem Strom beim Verbraucher an, liegt sie in Form von Sekundärenergie vor.
Nutzenergie bezeichnet die Energie, die nach der letzten Umwandlung der Endenergie in den Geräten des Endverbrauchers zur Verfügung steht. Damit ergibt sich die Nutzenergie aus der Endenergie unter Berücksichtigung des technischen Wirkungsgrades des Gerätes. Beispielsweise wird elektrische Energie beim Kochen in thermische Energie überführt oder in einem Motor in mechanische Energie umgesetzt.
Quelle: EnArgus.Wiki - Forschungszentrum Jülich GmbH
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Primärenergie
EnArgus.Wiki - Forschungszentrum Jülich GmbH
Primärenergie, Sekundärenergie und Nutzenergie
Duden Learnattack GmbH
Primärenergie
Vattenfall Europe Sales GmbH
Was ist Primärenergie?
EnBW Energie Baden-Württemberg AG
Erneuerbare Energien
Erneuerbare Energien (regenerative Energie, alternative Energie) sind Energieträger bzw. Energiequellen, die kurzfristig und nach den heutigen Maßstäben bzw. Technologien unendlich zur Verfügung stehen. Die Arten der Erneuerbaren Energie sind sehr verschieden und vielfältig. Durch den Atomausstieg wird der Ausbau der Erneuerbaren Energien immer wichtiger, auch um den Verbrauch und somit den CO2-Ausstoß der (endlichen) fossilen Energiearten (Erdöl, Erdgas, Kohle) zu reduzieren.
Das weltweit verfügbare Potenzial an erneuerbaren Energien ist enorm. Rein rechnerisch liefern Sonne, Wind, Wasser, Erdwärme und Biomasse tausendfach mehr Energie, als die Weltbevölkerung benötigt. Dieses enorme Potenzial wird noch nicht so gut genutzt, wie es nötig wäre, um die international verbindlich vereinbarten Klimaziele zu erreichen. Insbesondere den Entwicklungsländern fehlen die Mittel, um in die benötigte Infrastruktur, wie Stromnetze und Energiespeicher, investieren zu können.
>>>> hier ausführlicher <<<<
Der indirekte
Energiebedarf, der durch den Kauf eines Produktes oder durch eine Dienstleistung entstanden ist, wird
"Graue Energie" genannt. Es
handelt sich um die Energiemenge, die für die Herstellung, den Transport, der Lagerung,
des Verkaufs und der Entsorgung dieses
Produktes benötigt wird. Der indirekte
Energiebedarf, der durch den Kauf eines Produktes oder durch eine Dienstleistung entstanden ist, wird
"Graue Energie" genannt.
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