Der Energiebegriff - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 20

2.3 Die Wirkungsgrade der Energiewandlung

Mankann( 2.16 ) verallgemeinern und für jede beliebige Energiewandlung das Gesetz auf-
stellen, dem der Wandlungsprozess folgen muss:

W f + T Δ S tot = E i . (2.21)

In Worten ausgedrückt:

Die Anfangsexergie E i lässt sich nur dann vollständig in die Endenergie W f um-
wandeln, wenn sich die Gesamtentropie Δ S tot bei dem Wandlungsprozess nicht
verändert. Anderenfalls ist die Endenergie W f immer kleiner als die Anfangsexer-
gie E i ,daΔ S tot > .

Dieses Gesetz verknüpt die Anfangsexergie mit der Endenergie, es lässt sich aber mit-
hilfe von ( 2.4 ) auch allein als Funktion der Energie bzw. der Exergie schreiben:

W f + A i + T Δ S tot = W i , E f + A f + T Δ S tot = E i , (2.22)

wobei als Zusatzterme die Anergien A i bzw. A f autreten.
Der Zusammenhang zwischen W f und W i bzw. E f und E i wird gewöhnlich durch den
Wirkungsgrad ausgedrückt, der für die Energie bzw. Exergie folgendermaßen definiert ist:

W f
W i , η E =

E f
E i .

η W = (2.23)

Der Exergiewirkungsgrad η E ist eigentlich nur dann von Interesse, wenn Alternativen für
die Wandlung von W i nach W f existieren, insbesondere W i =

Q i , und diese Alternativen
bewertet werden sollen. Machen wir uns das an einem Beispiel klar:
Man kann thermische Energie W f = Q f mit der Temperatur T f > T sowohl aus der
elektrischen Energie W i = W el wie auch aus der thermischen Energie W i = Q i mit der

Temperatur T i > T f wandeln. Welche dieser beiden Alternativen besitzt die bessere Bewer-

tung?

1. Die Wandlung aus der elektrischen Energie.
Wir betrachten ein abgeschlossenes System. Dann gilt:

T
T f )

W i = W el , E i = W el ; W f = Q f , E f = Q f ( − .

Daraus ergibt sich Δ S tot = und nach ( 2.21 ) giltdann

Q f = W el .