ENERGI = EKSERGI + ANERGI

Nedenstående er et lite bidrag til å forstå energi, og bruk av den.

Energi forekommer i forskjellige former:

  • Potensiell energi (som utnyttes i vannkraftverk)
  • Kinetisk energi (som utnyttes i elvekraft- og vindkraftverk)
  • Varme (som utnyttes fra jordvarme)
  • Kjemisk bundet energi (som utnyttes ved brenning eller andre kjemiske reaksjoner)
  • Stråling (som utnyttes i solkraftverk)
  • Kjernekraft (som overføres til varme for produksjon av elektrisitet og annen bruk)

Generelt gjelder følgende relasjon om energi:

ENERGI = EKSERGI + ANERGI

Energi er det totale energiinnholdet i et energiholdig medium, f.eks. i 1 fat olje.

Eksergi er den delen av energien som kan gjøres om til arbeid.

Anergi er den delen som ikke kan gjøres om til arbeid.

Varmelærens  1. hovedsetning sier at total energi (i et lukket system) er konstant.

Varmelærens 2. hovedsetning sier at entropien (i et lukket system) alltid øker. Det innebærer at all energi til slutt ender opp som ubrukbar anergi.

Diagrammet nedenfor viser energi og eksergi for forskjellige anvendelser. 

Figur 1: Energistrøm vs. eksergistrøm

I tabellen nedenfor er de forskjellige prosessene i Figur 1 kommentert.

Anvendelse Energistrøm Eksergistrøm
Husoppvarming med olje eller gass Hoveddelen av energien i oljen/gassen omgjort til innendørs husvarme (varm luft), mens en del (her 15%) følger med røykgassene gjennom skorsteinen og går tapt. Husvarmen tapes gradvis gjennom varmeledning og konveksjon. Husvarmen (20 grader C) kan i prinsippet omgjøres til arbeid, men med meget dårlig utnytting:

(1-293/273)*100%*(85/100) = 5%

(15% røykgass er tapt)
Elektrisk husoppvarming All energien kan omgjøres til varme Som ovenfor, men ingen røykgass

(1-293/273)*100% = 6%
Husoppvarming med varmepumper drevet av elektrisitet Som elektrisk oppvarming, men en betydelig mengde energi tas fra omgivelsene gjennom varmepumpen. Her blir elektrisk energi brukt til å drive varmepumpen, og tar for hver kWh ut 2,5 kWh ekstra varmeenergi.

Utført og potensielt arbeid fra varmluft:

(2,5+1) * 6% = 21%
Strømproduksjon i et gasskraftverk (CCGT) 58% av energien omgjøres til elektrisitet som kan utføre 100% arbeid.

42% av energien går tapt som røyk og kjølevann.

 All (eller nesten all) elektrisiteten kan omgjøres til arbeid.
Strømproduksjon i gasskraftverk med varmehgenvinning (CHP) Ca. 45% av energien omgjøres til elektrisitet som kan utføre 100% arbeid, og ca. 27% som varme.

15% av energien går tapt som røyk.

 All elektrisiteten (45%) kan omgjøres til arbeid, og ca. 20% av varmen.

Totalt (potensielt) arbeid er ca. 57% av energien i systemet.

For alle anvendelser vil anergien utgjøre 100 % når arbeidet er utført, og temperaturen stabilisert.

Figuren nedenfor er en illustrasjon av energien i universet. Ved starten var all energi eksergi. Etter hvert som tiden går, og tilgjengelig energi gradvis blir brukt, avtar mengden eksergi, mens anergi vokser. Illustrasjonen kunne også vært brukt for 1 m3 gass som brennes. Til å begynne med er eksergien 1, men etter hvert som gassen brenner opp, forsvinner den nyttbare energien, og alt blir til slutt brukt energi (eksergi = 0)

/av