Guida per principianti all`Energia e alla Potenza

Guida per principianti all’Energia e alla Potenza
Perchè informarsi sull’energia e la potenza?
La risposta è perché tutti noi consumiamo energia nella nostra vita di tutti i giorni per
il riscaldamento, il raffrescamento, la cucina, la pulizia e l'igiene personale.
È essenziale per il nostro benessere.
Si tratta di un bene costoso che, a quanto pare, aumenteà di prezzo, ben oltre il
tasso di inflazione, ogni anno.
Tuttavia, se si capisce dove e perché la usiamo, saremo in grado di controllarla.
INDICE
1. Energia
2. Quanta energia è 1 kWh?
3. Energia nei combustibili
4. Potenza
5. Quanta Potenza è 1 kW?
6. Il rapporto energia-potenza
7. Esempi
8. Conclusione
Quiz veloce
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1. ENERGIA
Che cos’è l’energia?
La gente dice di avere energia quando si sente in grado di andare in giro a fare
molte cose. Questa non è una definizione sbagliata.
Molti tipi di energia sono associati col movimento come per esempio il moto
del vento, le maree e le onde.
Si può pensare al calore come alla misura del movimento delle molecole.
Possiamo pensare all’energia elettrica come il moto degli elettroni lungo un
filo.
*I carburanti sono un po’ più sottili poichè la loro energia è legata alla
fabbricazione ed alla rottura delle connessioni (legami) tra le molecole.]
Quindi, in generale, l’energia è la capacità di compiere lavoro.
Come spesso accade, le unità di energia prendono il nome da
un ricercatore il cui contributo alla particolare materia è
fondamentale per la sua comprensione.
Scienziato e birrificatore, James Joule (1818-1889) ha
trascorso l’intera carriera (35 anni) ad esaminare varie forme
di conversione di energia con una precisione molto maggiore
di quanto avessero fatto i suoi predecessori.
L'unità internazionalmente (non statunitense) riconosciuta di misurazione
dell’energia è quindi il Joule da cui prende il nome.
Il Joule è l'unità di energia utilizzata da scienziati e ingegneri.
1 Joule è una piccola quantità di energia e quindi un’altra unità, il chilowattora
(abbreviato in kWh ) è più comune.
Le fatture energetiche dai fornitori di servizi sono di solito espresse in termini
di numero di kWh che avete consumato.
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*Vi è una conversione da kWh a Joule (1 kWh = 3,6 milioni di joule), ma è
improbabile che sia necessario questo]
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2. QUANTA ENERGIA E’ 1 kWh?
Per intenderci, 1 kWh di energia, di solito, offre:
 2 giorni di utilizzo di una piccola lampadina fluorescente
compatta

10 ore di utilizzo di un televisore LCD

5 ore di utilizzo di un PC fisso

4 ore di utilizzo di un televisore al plasma

60 minuti di taglio dell’erba

30 minuti di utilizzo del forno a microonde

6 minuti sotto la doccia (a getto massimo)

4 minuti di una caldaia domestica (a potenza massima continua)
 100 secondi di utilizzo di una piccola vettura (a potenza
massima continua)
I produttori di alcuni elettrodomestici da cucina come lavatrici e frigoriferi ora
citano il consumo 'tipico' annuo di energia (kWh / anno) dei loro prodotti.
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Per esempio: Piccoli frigoriferi: 150kWh/anno
Lavatrici a 6 kg di carico: 200kWh/anno
Piccole lavastoviglie: 250kWh/anno
Frigoriferi: 300kWh/anno
[Per le asciugatrici, i produttori amano parlare del consumo di energia per
ciclo. I valori di 3-5 kWh / ciclo sono comuni]
Gli esempi citati sopra sono da intendersi per le nuovi apparecchi, ben
mantenuti.
Apparecchi più vecchi di 5 anni possono avere consumi energetici
significativamente superiori a quelli illustrati.
I dati non possono essere rilevanti per le persone con stili di vita atipici.
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3. ENERGIA NEI COMBUSTIBILI
Storicamente, abbiamo acquisito la nostra energia in gran parte dal consumo
di combustibili fossili, quindi fermatevi un minuto ad esaminare e confrontare
le fonti di combustibili in termini di quantità di energia (kWh) contenuta per
unità di sorgente acquistata e lo troverete interessante.
Alcune indicazioni (utilizzando i valori medi) sono riportate qui di seguito.
1 kg di antracite
10 kWh
1 kg di carbone
10.3kWh
1m3 di gas naturale
10.8kWh
1 litro di benzina
9.4 kWh
1 litro di carburante diesel
11.1kWh
1 litro di gasolio
11.4kWh
1 litro of olio combustibile
12.2kWh
Per intenderci, 1kg di un combustibile da fonti rinnovabili come la biomassa
legnosa potrebbe contenere mediamente circa 4kWh.
Il prezzo del contenuto energetico è un concetto interessante.
Per esempio, un litro di carburante diesel contiene circa il 18% in più di energia
rispetto ad 1 litro di benzina e il suo prezzo alla pompa di carburante è
inferiore a quello della benzina.
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4. POTENZA
La Potenza è una misura di quanto velocemente si sta facendo un lavoro o
utilizzando l'energia.
Anche in questo caso, le unità di misura della potenza prendono il nome da un
ricercatore il cui contributo alla particolare materia è fondamentale per la sua
comprensione,
L'unità internazionalmente (non statunitense) riconosciuta di misurazione della
potenza è il Watt.
Ingegnere e inventore scozzese, James Watt (1736-1819) ha
lavorato presso l’Università di Glasgow, Regno Unito, per
riparare un modello della macchina a vapore più avanzata del
suo tempo, il motore di Newcomen.
Watt ha ideato una serie di miglioramenti termici e meccanici
per il motore che migliorano l'efficienza del 300%,
consentendole di poter essere universalmente adottata ovunque la potenza
meccanica fosse necessaria.
Ad un’epoca precedente all'elettricità, il suo contributo alla produzione di
energia è stato rivoluzionario.
Un Watt è un dispendio energetico di 1 Joule al secondo.
1 Watt non è una grande quantità di potenza.
Un suo multiplo, il chilowatt, è comunemente usato.
1chilowatt = 1000Watts
Il termine chilowatt è spesso ulteriormente abbreviato in kW.
Convertire dai Watt ai kW è semplice – basta dividere per 1000
Per esempio: 500 Watts = 500/1000 = 0.5kW (or ½ kW)
2000 Watts = 2000/1000 = 2kW
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5. QUANTA POTENZA E’ 1kW?
Il valore della potenza nominale è comunemente riportato sui dispositivi e
sugli apparecchi a consumo energetico [e generatori di energia] e ci dice
qualcosa su quanto velocemente l'energia venga utilizzata [o prodotta].
Cercate un piccola piastrina o un adesivo di solito sul retro o sul fondo
dell'apparecchio.
Un aspirapolvere
Un bollitore
Un tostapane elettrico
Esempi della potenza nominale sui dispositivi domestici quotidiani
[Si possono dedurre molte informazioni da esse, a volte, ma siamo solo alla
ricerca di un numero seguito da Watts, W o kW]
In alternativa, date un'occhiata alle istruzioni del fabbricante.
Di solito hanno una tabella di informazioni.
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A titolo di esempio, i valori di potenza nominale medi di alcuni comuni
dispositivi domestici sono i seguenti:
Apparecchio
Televisore con schermo al LED 32”(80cm)
Piccole ventole di raffrescamento
Computer portatili
Televisore con schermo LCD 32” (80cm)
Televisore 3D al plasma 60”(150cm)
Mixer
Computer fissi
Frullatori
Robot da cucina
Tostapane elettrico
Macchinette per il caffé
Tosaerba
Asciugacapelli
Aspirapolvere
Ferro da stiro
Forno a microonde (800W)
Bollitori
Ventilatore portatile elettrico e
termoconvettori
Piccole caldaie domestiche
Potenza nominale
30 – 50W
30 – 50W
50 W
50 – 80W
180W
150 – 250W
50 – 300W
350 - 600W
500 – 1000W
1500W
1500W
1 - 1.7kW
1.2 – 2.4kW
1.2 – 2.4kW
1.2 – 2.8kW
2 – 2.25kW
2.2 – 3.0kW
2.0 – 3.0kW
10 - 15kW
Guardate il valore del forno a microonde.
È interessante ed è qualcosa a cui pensare.
I produttori di forni a microonde di solito indicano che essi hanno una potenza
di 650W, 800W o 900W. Tuttavia, questa è solo la potenza del microonde.
Il forno può consumare energia elettrica ad una potenza di più di 2000Watts (2
kW ).
Riuscite a immaginare perché?
*Risposta: Si utilizza anche l'elettricità per ruotare il piatto e tenere la luce accesa.
Inoltre non può convertire l'elettricità in microonde in maniera molto efficiente].
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6. IL RAPPORTO ENERGIA – POTENZA
L’Energia e la potenza sono interconnesse.
L'applicazione di potenza per un tempo determinato comporterà il consumo di
energia.
Siamo in grado di prevedere la quantità di energia che un elettrodomestico
consuma abbastanza facilmente se ci ricordiamo di prendere le unità (kWh,
kW e ore) corrette.
Non è più difficile moltiplicare due numeri *e utilizzare una calcolatrice non è
barare!]
Il legame tra ciò che appare sull’etichetta (kWh) e la potenza nominale (kW) su
un apparecchio sono:
Energia (kWh) = Potenza (kW) x tempo di utilizzo (ore)
*Se conoscessimo il costo dell’energia (Euro/kWh) si potrebbe continuare a
prevedere l’importo delle nostre bollette energetiche.]
Alcuni piccoli esempi di come utilizzare questo rapporto fugheranno ogni
dubbio.
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7. ESEMPI
Domanda 1
Un termoconvettore elettrico con una potenza nominale di 1kW
viene lasciato acceso per 1 ora.
Quanta energia (kWh) consumerà?
[Notiamo che le unità siano tutte corrette ]
Poi
Energia (kWh) = Potenza (kW) x tempo di utilizzo (ore)
=1 x 1
= 1kWh
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Domanda 2
Un termoconvettore elettrico con potenza nominale di 1kW
viene lasciato acceso per 30 minuti.
Quanta energia (kWh) consumerà?
[Notiamo che il tempo di utilizzo è espresso in minuti. 
- Dobbiamo convertirlo in ore]
30 minuti = ½ ora
Poi
Energia (kWh) = Potenza (kW) x tempo di utilizzo (ore)
= 1 x 1/2
= ½ kWh
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Domanda 3
Una lampadina fluorescente compatta con una potenza di 20Watt
viene lasciata accesa per 8 ore.
Quanta energia (kWh) consumerà?
[Notiamo che la potenza è espresso in Watt. 
- Dobbiamo convertirla in kW dividendo per 1000
Potremmo voler utilizzare una calcolatrice, ma non abbiamo bisogno di tornare
a scuola, la calcolatrice sul vostro cellulare sarà probabilmente sufficiente!]
20 Watts = 20/1000
= 0.02kW
Poi
Energia (kWh) = Potenza (kW) x tempo di utilizzo (ore)
= 0.02 x 8
= 0.16kWh
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8. CONCLUSIONE
La potenza (misurata in chilowatt) e l’energia (misurata in chilowattora o
Joule) non sono identiche o intercambiabili.
Tuttavia la loro conversione è relativamente semplice con un po’ di pratica.
OK questo è tutto per questo modulo formativo.
Che cosa potete fare ora?
 Vedete se riuscite ad individuare la potenza nominale su uno qualsiasi
dei vostri apparecchi che consumano energia in casa. Questa
informazione può essere visibile sull'apparecchio o forse dalle istruzioni
del produttore.
 Forse, per 1 giorno, si potrebbe tenere un diario energetico delle vostre
abitudini, per esempio, quello che accendete, quando lo accendete e per
quanto tempo è stato acceso.
 Potreste fare il quiz veloce di seguito (a scopo puramente ludico) per
testare la vostra conoscenza di Energia e Potenza. Buona fortuna!
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Author
Neil Packer is a Chartered engineer and Senior lecturer at the Faculty of Computing, Engineering and Science,
Staffordshire University, UK. He has been teaching thermo-fluid and environmental engineering for nearly 20
years and acts as a LOW CARBON Consultant providing a range of energy services to business, industry and
local authorities.
Contact details:
Faculty of Computing, Engineering and Science
Staffordshire University
Beaconside, Stafford, ST18 0AD
Tel 01785 353243
email [email protected]
This information was presented as part of the Senior Engagement in a Green Economy Project (SEE-GREEN)
funded by Lifelong Learning Programme (Gruntdvig) through the European Commission.
The project time line is November 2011 to ???.
For more information and to take part in our online community visit:
http://www.see-green.eu/seegreensite/en/
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