Käyttöenergiaa

Käyttöenergiaa tarkoittaa sitä osaa kokonaisenergiasta, joka voidaan käytännössä muuntaa työksi tai muuksi halutuksi muodoksi tietyissä olosuhteissa ja prosesseissa. Käyttöenergia riippuu sekä energian laadusta että prosessin ominaisuuksista ja rajoituksista.

Termodynamiikan toinen laki asettaa rajoituksia: osa energiasta muuttuu häviöksi ja entropia kasvaa, jolloin sitä ei voida muuntaa työkäytöksi täysimääräisesti. Tämän vuoksi todellinen muunnoskyky (esimerkiksi lämpövoimalassa) on aina alhaisempi kuin teoreettinen.

Käyttöenergiaa voidaan lähestyä myös exergian käsitteellä: exergia on suurin mahdollinen työ, joka voidaan saada järjestelmästä, kun se tuodaan tasapainoon viiteympäristön kanssa. Käyttöenergia on siis exergian ja prosessin epäirreversibiliteetin yhteisvaikutuksesta syntyvä suure.

Sovelluksissa käyttöenergiaa analysoidaan energiatehokkuuden parantamiseksi ja resurssien käytön optimoimiseksi. Esimerkiksi polttoaineiden palaminen, lämmönsiirto ja sähkön tuotanto voivat hyötyä exergian- ja käyttöenergian analyysistä: paremmin erottelemalla energian laatua voidaan saavuttaa suurempi hyöty pienemmillä häviöillä.

Käyttöenergian käsite ohjaa sekä suunnittelua että energian hallintaa: korkealaatuisia energiamuotoja, kuten sähköä ja mekaanista työtä, pidetään usein käyttöenergiana, kun taas matalamman laadun lämpöenergia on vähäisemmin käytettävissä työksi.