Seite - 170 - in Umwelt- und Bioressourcenmanagement für eine nachhaltige Zukunftsgestaltung

170 5 Umweltrelevante Systeme & Technologien die nicht mehr zurück in mechanische oder elektrische Energie verwandelt werden kann. Aus physikalischer Sicht sind Systeme mit geringerer Dissipation stets effizienter. Ein effizientes Energiesystem vermeidet Dissipation. 5.1.3.3 Der Energieerhaltungssatz für Fließprozesse In der Energietechnik und allgemeiner auch in der Prozesstechnik geht es um die Be- trachtung von Bereitstellungsketten für Nutzenergie bzw. stoffliche Produkte. Solche Prozessketten lassen sich als kontinuierliche, stationäre Fließprozesse darstellen, die in einzelne Prozessschritte zerlegt werden können (Abbildung 5.1.7). Abbildung 5.1.7: Prinzip einer Bereitstellungskette für Produkte oder Nutzenergie Jeder Block in Abbildung 5.1.7 könnte wiederum in einzelne Zwischenschritte unter- teilt werden, bis die Beschreibung auf Basis von Prozesseinheiten (Unit Operations, kleinste sinnvoll mögliche Bilanzräume entlang der Kette) erfolgt. Für jeden durch- strömten Bilanzraum lässt sich gemäß Abbildung 5.1.8 die Energieerhaltungsgleichung als Leistungsbilanz in Watt anschreiben: PQzgvhzgvhm +=                 ⋅++−        ⋅++⋅   1 2 1 12 2 2 2 22 (5.1.27) Dabei steht m für den Massenstrom [kg/s], h für die spezifische Enthalpie (chemisch und thermisch) [J/kg], v für die Geschwindigkeit [m/s], g für die Erdbeschleunigung (9,81 m/s²) und z für die geodätische Höhe [m]. Die die Bilanzgrenze überschreiten- den Energieströme Q und P [W] sind bei Leistungszufuhr positiv, bei Leistungsabfuhr negativ. Die Klammerausdrücke fassen jeweils Enthalpie, kinetische und potenzielle Energie pro Masseneinheit des Stoffstroms zusammen. Abbildung 5.1.8: Energieerhaltung in einem stationären Fließprozess