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.
Energie ist immer die Summe aus Exergie und Anergie.
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