Skillnaden mellan elektrisk energi och elektrisk kraft

Informatec Digital » Resurser » Skillnaden mellan elektrisk energi och elektrisk kraft

La elektrisk energi och kraft Det här är två koncept vi ser överallt: på elräkningar, på etiketter för apparater, i avtal med energileverantörer och även när vi pratar om förnybar energiDet är dock mycket vanligt att de blandas ihop och används som om de vore samma sak, när de i verkligheten beskriver olika saker och beräknas på olika sätt.

Förstå tydligt Vad är effekt (kW) och vad är energi (kWh)? Den hjälper dig att tolka din elräkning, välja rätt avtalad el, uppskatta hur mycket el dina apparater förbrukar och göra en realistisk bedömning. ett system för självförbrukning eller ett batteri. Låt oss lugnt förklara alla dessa koncept, med enkla formler, numeriska exempel och några knep så att du aldrig glömmer dem igen.

Elkraft: vad det är och hur man beräknar det

När vi pratar om elkraft Vi syftar på den hastighet med vilken en apparat omvandlar elektrisk energi till en annan typ av energi (ljus, värme, rörelse, ljud, etc.). Enkelt uttryckt är det den mängd energi som en enhet kan använda eller leverera vid en given tidpunkt.

Effekt mäts i watt (W) i det internationella systemet, även om det inom den inhemska och professionella sfären är mycket vanligt att använda multiplar som kilowatt (kW), The megawatt (MW) eller gigawatt (GW)För att ge dig lite sammanhang är de viktigaste motsvarigheterna:

• 1kW = 1.000W
• 1 MW = 1 000 kW
• 1 GW = 1 000 MW

I en enkel likströms- eller växelströmskrets, elektrisk kraft P Det beräknas med hjälp av den mest grundläggande formeln:

P = I · U

var I är strömstyrkan i ampere (A) och U Det är spänningen i volt (V). Vi får resultatet i watt (W), vilket motsvarar joule per sekund (J/s), det vill säga energi per tidsenhet.

När du ser en glödlampa märkt 100W, en spis märkt 2 000W eller en hårtork märkt 1 500W, så säger den dig... den effekt som enheten kan kräva eller omvandla medan den är i driftJu större kraften är, desto större är "styrkan" eller förmågan att utföra arbete på samma tid.

För att förtydliga, föreställ dig tre lågenergilampor 8 W, 15 W och 23 WDe omvandlar alla elektricitet till ljus och en del värme, men 23W-lampan ger mer energi per sekund, så den lyser upp mer under samma tid. Det är just den skillnaden som gör den så användbar. elkraft.

Enkla exempel på effektberäkning

I praktiken baseras effektberäkningar vanligtvis på nätspänningen och strömmen som flyter genom apparaten. Om du har en enfas hushållsinstallation med 220 V (eller 230 V, beroende på land) kan du säkert tillämpa formeln P = V · I.

Tänk dig en glödlampa ansluten till 220V genom vilken en ström flyter Den 0,45Kraften kommer att vara:

P = 220 V 0,45 A = 99 W (ca 100 W)

Omvänt, om du vet lampans effekt och nätspänningen, kan du härleda intensitet som passerar genom den genom att lösa formeln:

I = P/V

Med en lampa 100 W Vid 220 V skulle vi ha:

I = 100 W / 220 V ≈ 0,45 A

Dessa enkla beräkningar är mycket användbara för att dimensionera kablar, säkringar eller kontakter, och även för att få en uppfattning om Hur mycket ström drar varje enhet? när du ansluter den till nätverket.

Ohms lag och dess relation till effekt

För att komplettera bilden av makt är det värt att komma ihåg Ohms lagDenna lag kopplar samman tre grundläggande elektriska storheter: spänning, ström och resistans. Den formulerades av Georg Simon Ohm och uttrycks enligt följande:

R = ΔV / I

var R är resistansen i ohm (Ω), ΔV är potentialskillnaden i volt (V) och I är strömstyrkan i ampere (A). Från detta uttryck erhålls de mest praktiska sätten att lösa problem:

• I = ΔV / R (Om du vet spänningen och resistansen kan du beräkna strömmen).
• ΔV = R · I (Om du vet resistans och ström kan du ta reda på spänningen).

Genom att tillämpa Ohms lag tillsammans med effektuttrycket P = V · I kan man få andra sätt att uttrycka effekt som en funktion av resistans eller ström. Om man ersätter V med R·I får man alltså:

P = V · I = (R · I) · I = R · I²

Denna relation P = R · I² Det är mycket användbart för att analysera hur mycket värme som genereras i ett motstånd eller hur mycket ledarna värms upp när ström passerar genom dem.

Låt oss titta på ett mycket enkelt exempel: om ett motstånd på 15 Ω En ström passerar Den 30, den potentiella skillnaden blir:

V = R · I = 15 Ω · 30 A = 450 V

I en annan övning, om du har ett motstånd på 100 Ω utsatt för en stress av 12 VIntensiteten kommer att vara:

I = ΔV / R = 12 V / 100 Ω = 0,12 A

Elektrisk energi: vad det är och hur det mäts

La elkraft representerar total mängd elarbete som utförts över tidMedan effekt är "hur mycket energi per sekund en enhet kan hantera", berättar energi hur mycket elektricitet den har förbrukat eller genererat under en viss period.

Inom det elektriska fältet kan energi mätas i joule (J)Men vid inhemsk konsumtion, industriell användning och fakturering används nästan alltid den [saknade termen]. wattimme (Wh) och framför allt kilowattimme (kWh)Detta är informationen du ser på din elräkning: energiförbrukning under faktureringsperioden.

Det grundläggande förhållandet mellan kraft, tid och energi är:

E = P · t

var E Det är energi, P kraften och t driftstiden. Om P uttrycks i kW och t i timmar, erhålls E i kWhDu kan arbeta i watt och sekunder för att få fram energi i joule med dessa motsvarigheter:

• 1 kWh = 1 kW · 1 timme
• 1 kWh = 1 000 W · 3 600 s
• 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J

Den viktigaste idén är att Energi ackumulerar effekten av kraft över tidEn apparat med låg effekt som lämnas på i många timmar kan förbruka mer energi än en mycket kraftfull apparat som bara används i några minuter om dagen.

Tydliga exempel på elektrisk energi

Tänk dig att du bara kopplar in en 100W kylskåp hemma hos dig. Om du bara ansluter den i en timme den 1 januari blir förbrukningen:

E = 100 W · 1 h = 100 Wh = 0,1 kWh

Om du istället slår på den en timme om dagen under hela månaden (31 dagar), totalsumman erhålls genom att multiplicera den dagliga energin med 31:

E = 31 100 Wh = 3 100 Wh = 3,1 kWh

I det här fallet kylskåpsström Det är fortfarande 100W (det ändras inte), men förbrukad energi Den månatliga energiförbrukningen ökar med användningstiden. I ett typiskt hushåll, med många fler apparater igång (belysning, kylskåp, tvättmaskin, dator, elvärme etc.), kan den årliga energiförbrukningen lätt nå flera megawattimmar (MWh).

Ett annat mycket illustrativt exempel: ett kylskåp 200 W ansluten till 220V som är i drift under 5 timmarTillämpa formeln:

E = P · t = 200 W · 5 h = 1 000 Wh = 1 kWh

Om du har en TV med 120 W Om den är påslagen i 2 timmar blir beräkningen:

E = 120 W · 2 h = 240 Wh = 0,24 kWh

Dessa värden multipliceras sedan med kWh pris som din energileverantör debiterar dig för att erhålla beloppet för energidelen av räkningen.

Analogier för att bättre förstå kraft och energi

Ibland är det mycket nyttigt att ta till jämförelser med vardagliga situationer för att hjälpa dessa koncept att fastna. Det finns tre klassiska analogier som fungerar väldigt bra: bilen, vattnet och till och med en ljussabel.

När man kör bil, effekt kan vara förknippad med omedelbar hastighet (km/h), medan effekt skulle vara likvärdigt med totalt tillryggalagd sträcka (km). Du kan köra fort (hög effekt) under en kort tid och tillryggalägga några kilometer (låg total energi), eller köra relativt långsamt (låg effekt) i många timmar och tillryggalägga många kilometer (hög ackumulerad energi).

Något liknande händer med en slang och en hink med vatten. vattenflöde i liter per sekund skulle det vara effektmedan mängd vatten som hamnar i hinken skulle vara det totala antalet liter, det vill säga effektEtt mycket stort flöde fyller hinken snabbt; ett litet tar längre tid, men om du håller det tillräckligt länge kommer det också så småningom att fylla den.

Det finns fler nördiga men lika användbara jämförelser: det har uppskattats att en ljussabel skulle kräva ordern av 28 kW kraft att fungera. Om hjälten använder den i 15 minuter skulle den energi som krävs vara:

Energi = 28 kW · (15 min / 60 min/h) = 7 kWh

Om han deltar i strid i 3 timmar i sträck, skulle energiförbrukningen uppgå till:

Energi = 28 kW · 3 h = 84 kWh

Sabelns effekt ändras inte (den förblir 28 kW), men Total energi Den ökar ju längre den är påslagen, vilket är precis vad som händer med alla riktiga elektriska apparater.

Tillämpning av kraft och energi inom solenergi

I ett solcellssystem, effekt Det uttrycks vanligtvis i kilowatt (kW) och representerar den momentana genereringskapaciteten för [oklart]. Denna effekt varierar under dagen beroende på solstrålning, solens position och väderförhållanden.

La producerad energi en solcellsanläggning uttrycks i kilowattimmar (kWh) och erhålls genom att summera den genererade effekten vid varje tillfälle under en tidsperiod. I ett typiskt övervakningsdiagram representerar den vertikala axeln effekt (kW) och på den horisontella axeln tid. Den ytan under kurvan Effekt är exakt den totala producerade energin (kWh).

Om systemet till exempel genererar ett genomsnitt vid en specifik timme 3 kWDen erhållna energin i det bandet blir:

Energi = 3 kW · 1 h = 3 kWh

Om du i slutet av dagen ser att din installation har levererat 21 kWh, kan du uppskatta ekonomiska besparingar Multiplicera den energin med din energileverantörs taxa. Vid ett pris på 0,18 €/kWh blir den dagliga besparingen:

Besparing = 21 kWh · 0,18 €/kWh = 3,78 €

Samma resonemang gäller för bedömning av månatlig eller årlig produktion: det räcker med att lägg ihop kWh genereras i varje intervall och multiplicera dem med kostnaden för de kWh du sparar genom att inte längre köpa den energin från nätet.

Batterier: energikapacitet och urladdningseffekt

I batterier skiljer man också tydligt mellan två begrepp: energikapacitet och maximal kraftKapaciteten anges i kWh och den vanliga urladdnings- eller laddningseffekten i kW.

Anta ett batteri med 10 kWh kapacitet och en kontinuerlig kraft av 5 kWDet betyder att den kan leverera maximalt 5 kW effekt kontinuerligt. Om du använder den med den maximala effekten blir den teoretiska urladdningstiden:

Tid = Energi / Effekt = 10 kWh / 5 kW = 2 timmar

Det är därför vi ibland pratar om "2-timmars" eller "4-timmars" batterier etc., beroende på förhållandet mellan deras kapacitet och den effekt de kan leverera. batteriström avgör hur många samtidiga belastningar den kan driva (kylskåp, belysning, luftkonditionering etc.), medan lagrad energi Det anger hur länge den klarar av dessa belastningar.

Ett typiskt kylskåp kan kräva cirka 300 W när kompressorn aktiveras. Om den körs i genomsnitt 6 till 8 timmar per dag kommer dess ungefärliga förbrukning att vara cirka 2 kWh per dagDen energin måste komma, i ett isolerat system eller reservsystem, från batteriet eller solpanelerna.

Energi som avges som värme: Joules lag

När en elektrisk ström passerar genom en ledare eller en komponent med resistans, kommer en del av elektrisk energi omvandlas oundvikligen till värmeDetta fenomen beskrivs av den s.k. Joules lag, vilket kvantifierar den genererade termiska energin.

Det matematiska uttrycket för Joules lag för energi som förbrukas per tidsenhet (dvs. termisk effekt) kan skrivas som:

Q = I² · R · t

var Q Det är energin i joule, I strömmen i ampere, R resistans i ohm och t tid i sekunder. Om du vill uttrycka energi i Kalorier Istället för joule används den ungefärliga omvandlingsfaktorn. 1 kcal ≈ 4,18 J, vilket vanligtvis approximerar 0,24 när vi vänder på förhållandet:

Q (kal) = 0,24 · I² · R · t

Tänk dig en elektrisk apparat med ett motstånd på 30 Ω genom vilken en ström flyter Den 4ansluten till en 120V strömförsörjning. Om den förblir påslagen i 10 minuter (600 sekunder), den energi som omvandlas till värme i kalorier blir:

Q = 0,24 · (4 A)² · 30 Ω · 600 s

Q = 0,24 · 16 · 30 · 600 = 0,24 · 288 000 = 69 120 kalorier

Denna effekt är ansvarig för uppvärmning av kablar, värmeelement för spisar, hällar, brödrostar och andra apparater som baserar sin funktion just på att omvandla elektrisk energi till värme.

Effekt och energi i hushållsapparater

Alla hushållsapparater har information som följande på sin typskylt: spänning, frekvens, märkeffekt och ibland den genomsnittliga förbrukningen. I länder med ett nät som liknar Spaniens är den typiska spänningen 220-230 V och frekvensen av 50 Hz.

La nominell effekt i W Informationen du ser på varje enhet visar hur mycket energi per sekund den kan omvandla. Detta baseras på energiformeln. E = P · tDu kan också uppskatta kWh-förbrukningen om du vet den ungefärliga användningstiden. Låt oss titta på en exempeltabell med några vanliga apparater:

Elektrisk apparat	Effekt (W)	Energiförbrukning på 1 timme (kWh)
Dammsugare	1.000	1
dator	400	0,4
Tvättmaskin	500	0,5
Elspis	2.000	2
Hårtork	1.500	1,5

Om vi ​​tar hårtork Till exempel, med en effekt på 1 500 W och vi använder den kontinuerligt i en timme, blir förbrukningen:

E = 1.500 W · 1 h = 1.500 Wh = 1,5 kWh

Vid en jämförelse blir det snabbt tydligt att man 2.000W elektrisk spis Det är en av de apparater som förbrukar mest energi på en timme (2 kWh), medan en 400W dator Den förbrukar betydligt mindre (0,4 kWh på en timme). Även här är skillnaden mellan omedelbar kraft y Ackumulerad energi beroende på användningstid.

Viktiga skillnader mellan effekt (kW) och energi (kWh)

Med allt ovanstående kan det nu göras mycket tydligt att grundläggande skillnad mellan elektrisk kraft och energivilket är nära kopplat till tid. Även om båda kvantiteterna är relaterade och visas tillsammans på fakturor och kontrakt, mäter de inte samma sak.

Först, den elkraft Det är en momentan kvantitet: den indikerar den hastighet med vilken energi förbrukas, genereras eller överförs vid ett specifikt ögonblickDet mäts i watt (W) eller kilowatt (kW) och beskriver "hastigheten" med vilken ett system utför elektriskt arbete.

La elkraftÅ andra sidan representerar den total mängd energi som förbrukats eller producerats under ett tidsintervallDet mäts i wattimmar (Wh), kilowattimmar (kWh) eller större enheter som MWh. Det erhålls genom att multiplicera effekten med driftstiden.

Vi kan sammanfatta de viktigaste skillnaderna enligt följande:

• Förhållandet med tidEffekt avser ett ögonblickligt eller medelvärde över en kort period; energi ackumulerar effekt under hela användningsperioden.
• Måttenhet: effekten uttrycks i W eller kW; energi i Wh, kWh, MWh, etc.
• Påverkan på lagförslagetDen avtalade effekten (kW) är en fast period som du betalar även om du knappt förbrukar någon; energiförbrukningen (kWh) är variabel och beror på hur mycket du använder apparaterna.

I vardagliga termer skulle vi kunna säga att Kraft är som bredden på motorvägen (hur många bilar kan cirkulera samtidigt), medan Energi är det totala antalet bilar som har passerat längs den på en dag. En mycket bred motorväg men nästan utan bilar skulle ha stor kapacitet (mycket tillgänglig kraft) men lite total energi i omlopp.

Hur el och energi visas på din elräkning

Om du tittar noga på vilken elräkning som helst ser du att två olika termer alltid förekommer: potensterm och energitermVar och en beräknas och debiteras olika.

Samtalet hyrd styrka Detta är den maximala mängden effekt (i kW) du har rätt till enligt ditt avtal. Detta värde är fast och betalas vanligtvis som en avgift per kW per dag eller per kW per år, oavsett om du faktiskt når den förbrukningsnivån. För hög effekt innebär betalar för mycket varje månad för en kapacitet du kanske inte behöver.

El energiterm återspeglar kWh som du faktiskt har förbrukat Under faktureringsperioden mäts förbrukningen med mätaren. Denna förbrukning multipliceras med ditt avtalade kWh-pris (vilket kan variera beroende på tid på dygnet om du har tidsbaserad prissättning) och utgör, tillsammans med vägtullar och skatter, den rörliga delen av din faktura.

Att förstå skillnaden mellan dessa två koncept gör att du kan finjustera din avtalade elförbrukning efter dina vanor, undvika automatiska avstängningar för att du överskrider din tillgängliga elförbrukning och hitta tariffer som passar ditt energiförbrukningsmönster. Övervakningsverktyg och smarta mätare De hjälper just till att analysera i detalj effektbehovskurvan och den energiförbrukade energin, för att justera kontraktet och minska elkostnaderna utan att kompromissa med komforten.

När du förstår vad villkoren på din faktura egentligen betyder blir det mycket lättare att bedöma om det är värt att minska din avtalade elförbrukning, ändra din tariff eller investera i effektiviseringsåtgärder som apparater med lägre förbrukning, LED-belysning eller till och med egenförbrukningssystem med batterier.

Att bemästra skillnaden mellan elektrisk kraft och energiAtt veta hur man läser enheterna (W, kW, Wh, kWh), förstå enkla formler som P = V · I och E = P · t, och relatera allt detta till din räkning och den faktiska driften av dina apparater, sätter dig i en mycket mer fördelaktig position för att hantera din förbrukning. I slutändan är förståelsen av hur el flyter och omvandlas i ditt hem eller företag nyckeln till att bestämma vilken effektkapacitet man ska kontraktera, vilka apparater man ska köpa, hur man använder dem och vilka investeringar i effektivitet eller egenförbrukning som är mest meningsfulla för din plånbok och miljön.