Πώς να μετρήσετε ηλεκτρική ενέργεια: Ένα ολοκληρωμένο οδηγό
Τι είναι η ηλεκτρική ενέργεια?
Η ηλεκτρική ενέργεια ορίζεται ως το γινόμενο της ηλεκτρικής ισχύος και του χρόνου, και μετρείται σε joules (J). Ένα joule ηλεκτρικής ενέργειας είναι ίσο με ένα watt ισχύος που καταναλώνεται για ένα δευτερόλεπτο. Μαθηματικά, μπορούμε να γράψουμε:
E=P×t
όπου,
E είναι η ηλεκτρική ενέργεια σε joules (J)
P είναι η ηλεκτρική ισχύς σε watts (W)
t είναι ο χρόνος σε δευτερόλεπτα (s)
Η ηλεκτρική ενέργεια και η ισχύς είναι στενά συνδεδεμένα σύνθημα. Η ηλεκτρική ισχύς είναι το ποσό ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει έναν κύκλωμα λόγω μιας συγκεκριμένης διαφοράς τάσης σε αυτό. Η ηλεκτρική ισχύς είναι επίσης η ταχύτητα με την οποία η ηλεκτρική ενέργεια παρέχεται ή καταναλώνεται από ένα συστήμα. Η ηλεκτρική ισχύς μετρείται σε watts (W), οι οποίοι είναι ισοδύναμοι με joules ανά δευτερόλεπτο (J/s). Μαθηματικά, μπορούμε να γράψουμε:
P=V×I
όπου,
P είναι η ηλεκτρική ισχύς σε watts (W)
V είναι η διαφορά τάσης σε volts (V)
I είναι το ηλεκτρικό ρεύμα σε amperes (A)
Για να μετρήσουμε την ηλεκτρική ενέργεια, χρειάζεται να γνωρίζουμε την ηλεκτρική ισχύ και τη διάρκεια χρόνου για την οποία εφαρμόζεται ή καταναλώνεται. Για παράδειγμα, αν ένα σκουπίδι 100 W είναι αναβασμένο για 10 λεπτά, τότε η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται από αυτό είναι:
E=P×t=100 W×10×60 s=60,000 J
Μονάδες ηλεκτρικής ενέργειας
Το joule είναι η πρότυπη μονάδα ενέργειας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), αλλά είναι πολύ μικρό για πρακτικούς σκοπούς όταν αντιμετωπίζουμε μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. Συνεπώς, χρησιμοποιούνται συνήθως άλλες μονάδες για το μέτρημα της ηλεκτρικής ενέργειας, όπως watt-hour (Wh), kilowatt-hour (kWh), megawatt-hour (MWh) και gigawatt-hour (GWh). Αυτές οι μονάδες προέρχονται από τον πολλαπλασιασμό της μονάδας ισχύος (watt) με τη μονάδα χρόνου (hour).
Watt-hour (Wh) είναι η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται από ένα συστήμα ή συσκευή που παίρνει ένα watt ισχύος για ένα ώρα. Επιδεικνύει πόσο γρήγορα η ισχύς καταναλώνεται κατά τη διάρκεια ενός χρονικού διαστήματος. Ένα watt-hour είναι ισοδύναμο με 3,600 joules. Για παράδειγμα, ένα 15 W LED σκουπίδι καταναλώνει 15 Wh ηλεκτρικής ενέργειας σε μία ώρα.
Kilowatt-hour (kWh) είναι μια μεγαλύτερη μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται συνήθως για οικιακά οικία και λογαριασμούς ρεύματος. Ένα kilowatt-hour είναι ίσο με 1,000 watt-hours ή 3.6 megajoules. Για παράδειγμα, ένα ψυγείο που παίρνει 300 W ισχύος καταναλώνει 300 Wh ή 0.3 kWh ηλεκτρικής ενέργειας σε μία ώρα.
Megawatt-hour (MWh) είναι μια μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται συνήθως για το μέτρημα της παραγωγής ή κατανάλωσης σε μεγάλη κλίμακα σε παραγωγικούς σταθμούς ή δίκτυα. Ένα megawatt-hour είναι ίσο με 1,000 kilowatt-hours ή 3.6 gigajoules. Για παράδειγμα, ένας παραγωγικός σταθμός που έχει ικανότητα 600 MW παράγει 600 MWh ηλεκτρικής ενέργειας σε μία ώρα.
Gigawatt-hour (GWh) είναι μια μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται για το μέτρημα πολύ μεγάλων ποσοτήτων παραγωγής ή κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας κατά μεγάλα χρονικά διαστήματα. Ένα gigawatt-hour είναι ίσο με 1,000 megawatt-hours ή 3.6 terajoules. Για παράδειγμα, η συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των ΗΠΑ το 2019 ήταν περίπου 3,800 TWh ή 3.8 εκατομμύρια GWh.
Το εξής πίνακας συνοψίζει τις μονάδες ηλεκτρικής ενέργειας και τις μετατροπές τους:
