Exergie

Wat is exergie?

Energie gaat nooit verloren. Dit zegt de eerste hoofdwet van de thermodynamica. Toch gaat er iets verloren bij energieomzettingen. Dit is de kwaliteit van energie. Hiervoor bestaat het begrip exergie.

Exergie geeft aan hoeveel arbeid maximaal verkregen kan worden uit een energie- of materiaalstroom. Een ander woord voor exergie is dan ook arbeidsvermogen. Voor zuivere mechanische energie (bijvoorbeeld die van een draaiend wiel) is de exergie gelijk aan de energie. Voor warmte geldt dat de exergie gelijk is aan een gedeelte van de energie in de vorm van warmte. Dit deel hangt af van het temperatuurverschil met de omgeving. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe meer exergie een warmtestroom met dezelfde hoeveelheid energie bevat.

Alhoewel exergie al een relatief oud begrip is uit (1956), wordt het nog vrij weinig toegepast. Het onderstaande voorbeeld schema maakt heel goed inzichtelijk waar verspilling (verlies van exergie of kwaliteit van energie) optreedt.

energie-exergie

Uit het schema valt af te leiden dat exergie een andere kijk geeft op de efficiency van de HR-ketel. 92% van de exergie gaat verloren! In theorie is dit niet nodig. De vraag is of er ook een praktische manier is om met een hoger exergetisch rendement te verwarmen. Die praktische manier is er en er zijn zelfs meerdere praktische oplossingen. Een voorbeeld is een elektrische warmtepomp. Het volgende schema geeft het rendement weer van de keten vanaf de elektriciteitscentrale. Het exergetisch rendement is bijna verdubbeld. Omdat de exergie van de omgeving gelijk is aan nul, is deze niet zichtbaar in het exergieoverzicht.

exergie-energie

Toepassing van exergie in de industrie

Een productiebedrijf streeft naar de meest efficiënte en effectieve productie. Centraal in het productieproces staat een lage kostprijs met een minimale productuitval.

Een andere wijze van benadering van het productieproces is die van de doorlichting op basis van exergie. Deze wijze van benadering kan grote financiële besparingen opleveren. Bij een doorlichting deze methode wordt er gekeken naar het brand- en grondstofgebruik in het productieproces.

Hierbij kunt u zich de volgende vragen stellen:

• Hoe worden de brandstoffen en grondstoffen gebruikt?
• Op welke wijze worden deze omgezet naar producten?
• Waar treden de verliezen op van de grondstoffen?
• Wat zijn de energie- en exergie-kosten per product voor de productie van meerdere producten met één proces?
• Hoe valt een efficiënter gebruik van de brand- en grondstoffen te realiseren?

Op al deze vragen kan een exergie-analyse van CCS Energie-advies antwoord geven.

De aanpak

Eerst wordt de exergetische waarde in het productieproces inzichtelijk gemaakt op basis van een massa- en energiebalans. Er wordt gekeken waar de exergieverliezen, verlies van brand- en grondstoffen, optreden. Een exergie-analyse kan op verschillende niveau’s worden uitgevoerd. Op het niveau van een volledig productieproces, waar per productiestap het exergieverlies bepaald wordt, maar ook op het niveau van één productiestap. Zelfs tot het niveau van bijvoorbeeld een compressor in de productiestap kan het exergieverlies worden vastgesteld.

De volgende stap is, mede op basis van ontwerpregels voor minimaal exergieverlies, het opstellen van besparingsvoorstellen om deze verliezen terug te dringen. Deze voorstellen kunnen gericht zijn op de korte termijn, maar ook op lange-termijn oplossingen. Door energie- en exergie-kosten per product te bepalen is een exergie-analyse ook voor procesontwikkelaars zeer zinvol.

Deze besparingsvoorstellen werken wij uit tot business-cases, waarbij de meeste geschikte terugverdientijd van de voor het bedrijf meest geschikte voorstellen worden weergegeven.

Wat kan CCS voor u betekenen?

CCS Energie-advies is één van de toonaangevende adviesbureaus in Nederland op het gebied van exergie. Met een exergie-analyse kan CCS in een relatief korte tijd uw industriële proces doorlichten en concrete besparingen aangeven.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Rene Cornelissen via +31 (0)570-667000 of mailen naar cornelissen@ccsenergieadvies.nl

Tevens kunt u kijken op www.researchgate.net/profile/R_Cornelissen voor de gepubliceerde onderzoeken van Rene op het gebied van exergie.