umwandlungs

ΔĖxV
ĖxV
Einbindung von Solar- und Windkraft-Anlagen in dezentrale Energieversorgungssysteme
4.3.2.2. Exergetische Bewertungskennzahlen
Die Notwendigkeit, sich bei der Bewertung der Energieversorgung mit der Exergie zu befassen,
ist vor allem der Tatsache geschuldet, daß die Versorgung mit der qualitativ hochwertigen Energieform,
Strom, die praktisch der Exergie entspricht, immer mehr an Bedeutung gewonnen hat
(siehe Hauptpunkt 1). Es ist also Ziel der Untersuchungen mit möglichst geringem apparativen
Aufwand, somit geringen Kosten und ökologischen Belastungen die Energieversorgung zu
sichern. Dies ist nur bei einer hohen Effektivität der Energieversorgung möglich. Die effektive
Energieumwandlung und eine sinnvolle Kombination unterschiedlicher Technologien ist gerade
beim Einsatz erneuerbaren Energien wichtig, da ihre Beschaffung zumeist mit hohen Investitionen
verbunden ist.
Die exergetischen Bewertungskennzahlen müssen demzufolge die Güte der Energieumwandlung
quantifizieren, um die Produkte unterschiedlicher Qualität (Strom, Wärme, Kälte) unter Berücksichtigung
der Irreversibilitäten miteinander vergleichen zu können. Dies geschieht analog zur
energetischen Kennzahlbildung. Hierbei werden ebenfalls dimensionslose
Bewertungskennzahlen gebildet.
Neben dem exergetischen Wirkungsgrad sind in der Literatur auch mehrere exergetische Gütegrade
zur Charakterisierung der Prozeßqualität definiert. 103/109/110/111/115 Das Verhältnis des
exergetischen Nutzens zum dafür notwendigen Aufwand stellt entsprechend der Exergiebilanz
für einen stationären Fließprozeß (siehe Abbildung 4-5) den exergetischen Wirkungsgrad ηex dar.
Oftmals ist diese Kennzahl für die Bewertung der Prozeßcharakteristik unzureichend, da nicht
alle Exergieströme Berücksichtigung finden. Aus diesem Grunde wurden zusätzliche Gütegrade
definiert, die der Tabelle 4-3 entnommen werden können.
ĖxA
ĖxN
Ėx O
Ėx I
Bilanzgrenze
ĖxT
– 76 –
Ėx I … Exergieinput
Ėx O … Exergieoutput
ĖxA … exergetischer Aufwand
ĖxN … exergetischer Nutzen
ĖxT … Transitexergie
ĖxV … äußere Exergieverluste
ΔĖxV … innere Exergieverluste
Abbildung 4-5: Exergiebilanz und Exergieströme eines stationär durchströmten Systems. 103/109/110/111/115
Bei der Definition exergetischer Kennzahlen wird zwischen thermodynamischer und technischer
Bilanzierung durch eine Ausweisung des Exergietransits, welcher den Anteil des Exergieinputs
umfasst, der nicht am Prozeß beteiligt ist, unterschieden.
115 Gruhn, G., et al.: „Systemverfahrenstechnik I und II“, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1. Auflage,
Leipzig, 1976
System
Ex
I
− Ex
O
2 ⎛ T − T ⎞ U
= − ⎜ wt
dq ⎟
⎜ , 12 + ∫
T ⎟
⎝ 1 ⎠ zu
+
2 ⎛ T − T ⎞
⎜
U
wt
, 12 dq ⎟
⎜
+ ∫ T ⎟
⎝ 1 ⎠
+ TU
⋅ s
ab
12,
irrev