Exergie & Anergie?
Kann mir jemand Exergie und Anergie im Kontext Brennstoffzellen erklären ?
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1 Antwort
Definition: Als Exergie bezeichnen wir den Anteil des Energieinhaltes eines Systems, der maximal in Arbeit umgewandelt werden könnte, bis zum vollständigen Ausgleich mit der Umgebung.
Zunächst besteht die Gibbsnergie der Reaktionsedukte zu 100 % aus Exergie, sofern man bei der Gibbsenergie die Umgebungstemperatur T0 ansetzt:
Quelle: ETH Zürich
Da die Brennstoffzelle die chemische Energie nicht über den Umweg von Wärme in elektrische Energie umwandelt, wäre theoretisch eine Umwandlung der gesamten chemischen Exergie zu 100 % in elektrische Exergie möglich.
Praktisch geht das aber nicht, da bei jedem realen technischen Prozess Verluste entstehen. Verluste bedeiutet in dem Zusammenhang die Erzeugung von Anergie, die die Brennstoffzelle erwärmt. Die Verlustenergie ist aber nicht pure Anergie, da eine Temperaturdifferenz zur Umgebung besteht. Aus der Verlustwärme müsste man also noch den Exergieanteil rausrechnen, der durch die Differenz der Zellentemoeratur zur Umgebungstemperatur ensteht. Die Exergie der Verlustwärme erhält man, indem man diese mit dem Carnotwirkungsgrad multipliziert.
Ich habe einen Wärmestrom Qzu, mit diesem erzeuge ich eine elektrische Leitsung Pel.
Das ist dann aber keine Brennstoffzelle, sondern z.B. ein Sterlingmotor.
Der abgeführte Wärmestrom besteht nun aus Anergie (die Wärme welcher der Umgebungstemperatur entspricht), aus Verlustexergie und aus Exergie.
Bist du dir sicher, dass das genau so gesagt wurde? Ich würde eher sagen, da wird die Exergie genauer unterteilt in technisch genutzte Exergie sowie die Verlustexergie. Die Verlustexergie ist die Exergie, die zwar laut Carnot (theoretische) noch nutzbar wäre, deren Nutzung technisch aber keinen Sinn macht, weswegen sie mit der Abwärme verloren geht.
Die einzige Exergie welche in dem abgeführten Wärmestrom noch steckt, kann aufgrund der geringen differenz zur umgebung ja technisch nicht mehr genutzt werden und wäre für mich deshalb unter Verlustexergie einzuordnen.
Ja, sag ich doch.
unter dem Link unten kannst du dir das Diagramm anschauen welches ich meine. Dort ist im abgeführten Wärmestrom einmal die Anergie enthalten und dann noch Verlustexergie und Exergie des abgeführten Wärmestroms. Ich habe den Unterschied zwischen Verlustexergie und "ungenutze" Exergie des abgeführten Wärmestroms noch nicht ganz verstanden.
Die ungenutzte Exergie ist relativ verständliche: Wenn ich im Kondensator einer WKA einen Wärmestrom von 60°C abführe ist die Differenz zur Umgebungstemperatur die die ungenutzte Exergie. Ist die Verlustexergie die jenige welche ich aufgrund von Wirkungsgraden im Dampferzeuger und Turbine verliere?
Was ich dennoch nicht ganz verstanden habe, ist ein Senkey Diagramm aus der Vorlesung: Ich habe einen Wärmestrom Qzu, mit diesem erzeuge ich eine elektrische Leitsung Pel. Der abgeführte Wärmestrom besteht nun aus Anergie (die Wärme welcher der Umgebungstemperatur entspricht), aus Verlustexergie und aus Exergie. Weshalb steckt in Qab denn noch Exergie? Die einzige Exergie welche in dem abgeführten Wärmestrom noch steckt, kann aufgrund der geringen differenz zur umgebung ja technisch nicht mehr genutzt werden und wäre für mich deshalb unter Verlustexergie einzuordnen.