exergiaanalyysi

Exergiaanalyysi on termodynamiikan toisen lain periaatteisiin perustuva menetelmä energiajärjestelmien laadun ja hyödyntämiskelpoisuuden arvioimiseksi. Siinä tarkastellaan järjestelmän syöttöjen ja tuottojen exergiamääriä sekä irreversibiliteetteja, jotka aiheuttavat exergian tuhoutumista. Tavoitteena on paikantaa suurimmat häviöiden lähteet ja parantaa järjestelmän kokonaistehokkuutta suhteessa reference-ympäristöön (dead state).

Exergia mittaa potentiaalin tehdä hyödyllistä työtä. Dead state määritellään ympäristön lämpötilan, paineen ja kemiallisen koostumuksen perusteella. Exergia jaetaan fysikaaliseen exergiaan (lämpötila- ja paine-eroista johtuva) sekä kemialliseen exergiaan (aineen kemiallinen potentiaali). Mittausten avulla voidaan arvioida, kuinka paljon energiaa voidaan konkreettisesti hyödyntää annetussa prosessissa.

Menettely: määritellään järjestelmän raja ja kerätään tiedot kaikista virtauksista (lämpötila, paine, koostumus, massavirrat). Lasketaan kullekin virtaukselle exergiamäärä ja arvioidaan järjestelmän exergian tuhoutuminen irreversibiliteettien kautta. Exergian tasapaino antaa exergian hyötysuhteen ja osoittaa, missä prosessin vaiheissa suurimmat parannusmahdollisuudet piilevät sekä miten lämpö- ja ainevirtoja voidaan yhdistää.

Sovellukset ja edut: exergiaanalyysiä käytetään teollisuusprosesseissa, voimalaitoksissa, lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmissä sekä rakennusten energiatehokkuuden ja toimitusketjujen suunnittelussa. Se tarjoaa kokonaishyötysuhteen lisäksi konkreettisia parannuskohteita ja vertailukelpoisen mittarin teknologioiden välillä.

Rajoitteet: vaatii tarkkoja fysikaalisia ja kemiallisia tiedonlähteitä sekä selkeän referenssiympäristön; tulosten tulkinta voi olla monimutkaista ja dataintensiivistä.