Rechner für Exergie, Anergie und Energie

Berechnen der Gesamtenergie eines Systems aus Exergie und Anergie, mit verschiedenen Einheiten. Exergie ist der Bestandteil der thermischen Energie, welcher in einem Prozess Arbeit verrichten kann. Anergie dagegen kann keine Arbeit verrichten. Die thermische Energie ist die Summe aus beidem. Bitte zwei Werte eingeben um den dritten Wert und die Anteile zu berechnen.

Die beiden Bestandteile Exergie und Anergie ergeben zusammen die 100 Prozent der gesamten thermischen Energie. Aus Angabe von zwei der drei Werte, egal mit welchen Einheiten, kann man den dritten Wert berechnen. Die Exergie kann negativ sein, wenn Energie unter Umgebungsniveau liegt. Das passiert beispielsweise, wenn ein System kälter als die Umgebung ist. Die Anergie kann dagegen nie negativ sein, ebenso wie die Energie.

Beispiel: In einem Blockheizkraftwerk (BHKW) wird Biogas verbrannt, um gleichzeitig Strom und Wärme zu erzeugen. Das BHKW produziert 10 kWh Strom und 15 kWh Wärme bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C (293,15 K). Die elektrische Energie (Strom) ist fast vollständig Exergie, da sie direkt in Arbeit umgewandelt werden kann: Exergie(Strom) = 10 kWh. Die Wärme wird auf 80 °C (353,15 K) bereitgestellt. Die Exergie der Wärme berechnet sich korrekt mit dem Carnot-Faktor: Exergie(Wärme) = 15 kWh * (1 - 293,15 K / 353,15 K) ≈ 15 kWh * 0,17 ≈ 2,55 kWh. Die Gesamtenergie beträgt 25 kWh (10 kWh Strom + 15 kWh Wärme), die Exergie insgesamt 12,55 kWh (10 kWh + 2,55 kWh). Die Anergie ist Energie - Exergie = 25 kWh - 12,55 kWh = 12,45 kWh.
Die Anergie fällt hier deswegen relativ gering aus, weil der Großteil der Energie als hochwertiger Strom vorliegt und die Wärme noch gut nutzbar ist.

Exergie ist der Anteil der Energie, der sich in jede andere Energieform umwandeln lässt, also der nutzbare Teil. In einem heißen Dampfstrom steckt beispielsweise Exergie, weil man damit eine Turbine antreiben und Strom erzeugen kann. Anergie ist der nicht nutzbare Teil der Energie. Das ist etwa Wärme, die nur knapp über der Umgebungstemperatur liegt und sich nicht mehr sinnvoll verwenden lässt, um Arbeit zu verrichten. Zusammen ergeben Exergie und Anergie die gesamte Energie eines Systems. Je höher die Temperatur oder der Druck einer Energieform im Vergleich zur Umgebung ist, desto mehr Exergie enthält sie. Anergie bleibt übrig, wenn die Exergie entnommen wurde.
Wirkungsgrad ist etwas anderes, Exergie und Anergie definieren die theoretischen Grenzen, der Wirkungsgrad die reale Effizienz.