Guida del principiante sull`Energia e la Potenza L

Guida del principiante sull’Energia e la Potenza
L'articolo presentato da N Packer, Staffordshire University, UK, febbraio 2011.
Energia
L'energia è la capacità di fare lavoro.
Come spesso accade, le unità di energia sono il nome di un ricercatore il cui contributo ad un settore particolare è
stato fondamentale per la sua comprensione. A livello internazionale (non USA) l’unità riconosciuta di energia è il
Joule.
James Joule (1818-1889), fisico e birraio, dedicò una carriera (35 anni) all'esame di
varie forme di conversione di energia con una precisione molto maggiore rispetto ai
ricercatori impiegati in questo campo.
Osservò molti casi di conversione di energia meccanica in calore o energia termica.
Ha trovato l’equivalenza tra l’impiego di una quantità di lavoro e il calore risultante.
Il suo lavoro ha confermato il principio di conservazione dell'energia per l'esattezza
quando l'attrito e la resistenza dell'aria è presa in considerazione.
1 Joule non è esattamente una grande quantità di energia e cosi un'altra unità, i chilowatt-ora (abbreviato in kWh)
è più comune.
La conversione è: 1 kWh = 3,6 milioni Joule (abbreviato in 3.6MJ).
In termini di tempo di funzionamento continuo 1 kWh di energia, ad esempio, offrono:
2 giorni utilizzo di una piccola lampada fluorescente compatta
10 ore uso della televisione
5 ore di PC
70 minuti di utilizzo forno a microonde
60 minuti di sfalcio erba
4 minuti di caldaia domestica continua a piena potenza
100 secondi di una piccola automobile continua a piena potenza
Si può vedere che lo stesso kWh non è un importo particolarmente elevato di energia e il termine Megawatt-ora
(abbreviato in MWh) per esempio 1000kWh, è anche in uso.
Carburante confronto
Storicamente abbiamo acquisito la nostra energia in gran parte dal consumo di combustibili fossili in modo da
valutare e confrontare fonti di combustibile in termini di quantità di energia che contengono per unità di fonte
acquistata sarebbe istruttivo. Alcune indicazioni (con valori medi) è riportato di seguito.
1 kg di antracite (contenuto di umidità 4%) = 36MJ = 10kWh
1 kg di carbon (5-10% di umidità) = = 37MJ 10.3kWh
1m3 di gas naturale = 39MJ = 10.8kWh
1 litro di benzina = 34MJ = 9.4kWh
1 litro di gasolio = 40MJ = 11.1kWh
1 litro di gasolio = 41MJ = 11.4kWh
1 litro di gasolio = 44MJ = 12.2kWh
Per confronto, un 1kg di un combustibile rinnovabile come una biomassa legnosa può in genere contenere
4.2kWh.
Il contenuto dei prezzi di energia è un concetto interessante. Per esempio, un litro di gasolio contiene energia circa
il 18% più di 1 litro di benzina, eppure il suo prezzo alla pompa del carburante è solo una piccola percentuale in
eccesso di benzina.
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Potenza
L’ingegnere scozzese ed inventore James Watt (1736-1819) era impiegato
presso l’Università di Glasgow allo scopo di riparare un modello di macchina a
vapore tra i più avanzati del suo tempo, la macchina “Newcomen”.
Watt ideò una serie di migliorie in ambito meccanico e termico per la macchina
che ne incrementava l’efficienza del 300% permettendo di essere adottati
universalmente in ogni caso dove era richiesta della potenza. Un Watt equivale
all’impiego di 1 Joule al secondo. Il valore della potenza viene comunemente
indicato sul consumo di energia e dispositivi di produzione di energia e ci dice
qualcosa su quanto rapidamente l'energia viene utilizzata o sia fatta.
1 Watt non è esattamente una grande quantità di energia e quindi una unità
multipla, i chilowatt (abbreviato in kW), 1000Watts esempio, è comunemente in
uso.
A scopo illustrativo la potenza di alcuni dispositivi è il seguente:
I personal computer: 50 - 200W (consumo)
Forni a microonde: 650-850W (consumo)
--Tosaerba : 1-1.7kW (consumo)
20m2 di mono-cristallino fotovoltaico: 2.5kWpeak (generazione)
Un domestico di biomassa caldaia a pellet: 15 kW (generazione)
Una 50m diametro orizzontale turbine eoliche asse: 500kWpeak (generazione)
turbine a vapore: fino a 60MW (generazione)
Le turbine a gas: fino a 100 MW (generazione)
Energia - Potenza relazione
Energia e potenza sono inestricabilmente intrecciate. L'applicazione di potenza per un tempo determinato saranno
o la combinazione (generazione) o richiede (consumo) di energia.
Matematicamente il collegamento è semplice, se vi ricordate per ottenere le unità (kWh, kW e ore) a destra.
Il link è: Energia (kWh) = Potenza (kW) x tempo (ore).
esempi
1. Un riscaldatore elettrico convettori nominale di 1 kW a sinistra su per:
1 ora consumerà 1 x 1 = 1 kWh
30 minuti si consumano 1 x (30/60) = ½ kWh
2. Una lampada fluorescente compatta nominale di 20Watts lasciato acceso per8 ore consumerà (20/1000) x 8 =
0.16kWh
Parole finali
Potenza (espressa in chilowatt) ed energia (misurata in chilowattora o Joule) non sono identici o intercambiabili.
Tuttavia la loro conversione è relativamente semplice con un po’ di pratica.
Se volete saperne di più, segui i link qui sotto.
http://www.kayelaby.npl.co.uk/
http://www.simetric.co.uk
Neil Packer è un ingegnere e docente senior presso la Facoltà di Informatica, Ingegneria e Tecnologia,
Staffordshire University, UK. E 'docente di ingegneria termo-fluido e ambientali per quasi 20 anni e agisce come
un consulente bassa emissione di carbonio fornisce una gamma di servizi energetici alle imprese, l'industria e le
autorità locali.
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Contatti
Faculty of Computing, Engineering and Technology
Staffordshire University
Beaconside, Stafford, ST18 0AD
Tel 01785 353243 email [email protected]
Questa informazione è stata presentata come parte del Progetto Renewable Energies Transfer System (RET)
finanziato da INTERREG IVC attraverso il Fondo europeo di sviluppo regionale. La linea del tempo del progetto è
gennaio 2010 al dicembre 2012. Per ulteriori informazioni e per partecipare alla nostra comunità online visita:
http://www.rets-community.eu/
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