Многие люди, в том числе специалисты в области энергетики, не до конца понимают разницу между кВт и кВтч. Если вы один из них, не бойтесь, эта статья должна вас исправить!
Расчеты энергии и энергосбережение становятся намного проще, когда вы понимаете разницу между кВт и кВтч.
Если вы регулярно работаете с энергией и не совсем понимаете разницу между кВт и кВтч, мы обещание Если вы потратите около 20 минут на полное понимание понятий, изложенных в этой статье, это избавит вас от многих головных болей в будущем. Вполне вероятно, что в какой-то момент это избавит вас от смущения, так как вы с гораздо меньшей вероятностью сделаете досадные ошибки в расчетах.
(Если в какой-то момент вы захотите поблагодарить нас за нашу помощь в уменьшении головной боли и смущения, пожалуйста, направьте своих коллег и посетителей веб-сайта на эту статью, чтобы она могла помочь и им. Или, если вы сочтете ее полезной, вы можете купить или порекомендуйте наше программное обеспечение Energy Lens — мы очень ценим клиентов, благодаря которым мы продолжаем работать.)
Во всяком случае, это более чем достаточно преамбулы. Давайте приступим к делу.
Что is разница между кВт и кВтч?
Ну, разница действительно очень проста. Хотя это только кажется простым после ты это понимаешь.
кВтч — это мера энергии, а кВт — это мера мощности.
Хорошо, но многие люди также не понимают разницы между энергией и силой. Итак, начнем с самого начала:
Что такое энергия?
Энергия — это мера того, сколько топлива содержится в чем-то или используется чем-то в течение определенного периода времени.
кВтч – это единица энергии.
(Физик может с отвращением вскинуть руки из-за того, как мы чрезмерно упростили одну из основ Вселенной. К счастью, мы пишем это не для физиков.)
Киловатт-час (кВтч) — это единица измерения энергии. Калория – это единица энергии. А джоуль (Дж) – это единица энергии. И это не единственные единицы измерения энергии — есть БТЕ, ватт-час (Втч), терм и множество неизвестных единиц, о которых вы вряд ли слышали.
Это немного похоже на то, как вы можете измерять расстояние в футах, метрах, милях, километрах и так далее. Расстояние между Нью-Йорком и Лондоном фиксировано, но вы можете экспресс это расстояние равно 3,459 5,567 миль, или 18,265,315 XNUMX км, или XNUMX XNUMX XNUMX футов и т. д. Точно так же вы можете выразить меру энергии в джоулях, или калориях, или кВтч, или БТЕ и т. д.
Когда люди говорят о конкретном печенье, содержащем 172 калории, они имеют в виду количество энергии, содержащейся в этом печенье. 172 калории эквивалентны примерно 0.2 кВтч. (Это с «172 калориями», что означает 172 килокалории, что является единицей, которую почти всегда имеют в виду, когда люди говорят о «калориях» в еде.)
Энергия может менять форму. Мы могли бы съесть печенье, чтобы получить энергию. Или мы могли бы сжечь печенье и превратить его в тепловую энергию. При наличии подходящего оборудования мы могли бы превращать тепловую энергию от горящего печенья в электрическую энергию для включения света, вентиляторов и так далее. Некоторое количество энергии будет потрачено впустую в процессе преобразования, но должна быть возможность заставить этот горящий бисквит включить лампочку хотя бы на несколько секунд.
Вероятно, лучшим вариантом было бы съесть печенье, но, надеюсь, вы уловили общую идею — печенье содержит энергию, которая может быть преобразована в различные формы.
Электричество и другие виды топлива поставляют энергию в форме, которую мы можем использовать для работы оборудования в наших зданиях.
Наше печенье содержит определенное количество энергии – 172 калории или 0.2 кВтч на печенье. Но энергия печенья не в той форме, которую мы можем легко использовать для работы оборудования в наших зданиях.
Тем не менее, мы можем легко использовать электричество. И, если у нас есть газовая или масляная горелка, мы можем легко использовать газ или мазут. Одна форма энергии поступает по проводам (разве электричество не умно?!), а другие приходят в виде газов, жидкостей или твердых тел, которые мы сжигаем (превращаем в тепло). В конце концов, это всего лишь полезная энергия в различных формах. Мы можем выразить количество этих форм энергии в единицах кВтч. Мы покупаем или производим кВтч энергии и используем ее для питания оборудования в наших зданиях.
Зависимость между потреблением энергии (кВтч) и временем
Типичное здание потребляет больше энергии в течение длительных периодов времени, чем в течение коротких периодов времени:
- 16 февраля 2018 года здание могло использовать 95 кВтч.
- За неделю, начавшуюся 9 апреля 2018 года, он мог израсходовать 550 кВтч.
- С 1 января 2017 г. по 31 декабря 2017 г. он мог использовать 31,250 XNUMX кВтч.
Учитывая три цифры выше, мы легко можем видеть, что в течение 2017 года здание использовало больше энергии, чем 16 февраля 2018 года. Никаких сюрпризов.
Однако мы не можем сразу сравнивать эффективность здания за каждый из этих периодов. Если показатель кВтч охватывает день, мы можем справедливо сравнивать его только с другими показателями кВтч, которые охватывают день. Если показатель кВтч охватывает неделю, мы можем только честно сравнить его с другими показателями кВтч, которые охватывают неделю.
Если у нас есть кВтч за февраль и кВтч за март, мы не можем честно сравнивать эти две цифры, потому что февраль обычно длится 28 дней, а март — 31 день. В этой статье подробнее рассказывается о проблемах, возникающих при сравнении кВтч, использованных в одном месяце, с кВтч, использованных в следующем.
Потребление энергии, выраженное в кВтч, часто не имеет большого значения, если вы также не знаете продолжительность периода, в течение которого измерялись кВтч. И трудно провести справедливое сравнение между цифрами в кВтч, если только они не относятся к периодам одинаковой продолжительности. Цифры, выраженные в единицах мощности (например, кВт), многое упрощают.
Что такое сила?
Сила – это скорость в котором энергия вырабатывается или используется.
кВт – это единица мощности.
(Строго говоря, энергия на самом деле не генерируется и не используется, она преобразуется из одной формы в другую. Подобно тому, как энергия, хранящаяся в масле, превращается в тепло при его сжигании. И как электричество, которое приводит в действие вентилятор, преобразуется в движение лопасти вентилятора (кинетическая энергия). Но это различие, о котором люди обычно не беспокоятся, когда смотрят на чрезмерный счет за электроэнергию и задаются вопросом, как они могут «использовать» меньше энергии.)
Таким образом, мощность является мерой как быстро что-то генерирует или использует энергию. Чем выше мощность здания, тем быстрее оно использует энергию.
Джоули в секунду (Дж/с) — это удобная и понятная единица измерения мощности. Джоулей в секунду получается Очевидный эта мощность представляет собой скорость, с которой энергия генерируется или используется. Это похоже на то, как мили в час делают это. Очевидный эта скорость – это скорость, с которой преодолевается расстояние.
Ватт (Вт) — еще одна единица мощности. Это не делает столь очевидным, что означает сила. Но на самом деле ватт — это просто другое название джоулей в секунду. J/s и W – это одно и то же. Просто какая-то яркая искра решила, что уравнения и тому подобное были бы проще, если бы у мощности была своя единица измерения (вместо того, чтобы выражаться в единицах энергии и времени вместе). И они назвали эту единицу в честь Джеймса Уатта, шотландского изобретателя, который сыграл важную роль в разработке паровой машины.
Итак, джоули в секунду (Дж/с) — это мера мощности. Ватт (Вт) является мерой мощности. И киловатт (кВт) тоже является мерой мощности (один киловатт равен 1000 ваттам).
Вещи, которые «генерируют энергию»
Элементы оборудования, такие как котлы, генераторы электроэнергии и ветряные турбины, получают энергию в одной форме (например, газ, нефть или ветер) и превращают ее в другую (например, тепло или электричество).
Существует предел тому, сколько полезных вещей могут генерировать эти вещи, и он выражается как скорость при которых они могут генерировать энергию. Что по определению является их мощностью.
Рассмотрим ветряк мощностью 10 кВт. При оптимальном уровне ветра (что, вероятно, случается не так часто, как хотелось бы его владельцу), он может генерировать 10 кВт электроэнергии.
За какое время вырабатывается 10кВт. Бззз! Нет! Неправильный вопрос! Такой вопрос может задать только тот, кто не понимает, что такое сила. Это немного похоже на вопрос: «Сколько времени нужно, чтобы проехать 10 миль в час?» Это не имеет никакого смысла.
10 кВт это скорость при которой ветряк может генерировать энергию, а не количество энергии, которую он может произвести за определенный период времени. Они тесно связаны, но мы скоро к этому вернемся.
Вещи, которые «используют силу»
Элементы электрического оборудования, такие как лампочки, компьютеры и вентиляторы, получают энергию в виде электричества и используют ее для выполнения полезных для нас вещей. Действительно они преобразование энергию в другие формы (тепло, движение и т. д.), но мы говорим, что они «используют» ее, потому что нам все равно, что именно с ней происходит, мы просто хотим, чтобы наше оборудование работало, когда мы переключаем его на и остановить, когда мы выключаем его.
Скорость, с которой эти вещи используют энергию, является их силой. Или, в зависимости от предмета и человека, с которым вы разговариваете, вы можете услышать, как это называется их «нагрузка» или их «потребность», или вы можете просто услышать, что это упоминается в терминах значения Вт или кВт.
Лампочки — простой пример: если у вас есть лампочка мощностью 100 Вт, вы знаете, что при работе она потребляет 100 Вт (мощность 100 Вт соответствует мощности 0.1 кВт). Мощность не зависит от того, как долго работает 100-ваттная лампочка. Секунда, час, сутки – без разницы – пока он включен, он потребляет 100 Вт мощности. Если он не включен, он не будет потреблять никакой мощности (т.е. 0 Вт).
Некоторое оборудование более сложное. Рассмотрим ноутбук: в любой момент он может потреблять 50 Вт, 30 Вт, 43 Вт или любое другое подобное значение. Это зависит от того, что он делает — если он сидит и ничего не делает, он, вероятно, будет потреблять меньше энергии, чем если вы одновременно работаете с электронной таблицей Excel, слушаете музыку и записываете DVD.
Мы проводим различие между мгновенная сила и средняя мощность:
Мгновенная мощность
Мгновенная мощность (или мгновенная потребность, или мгновенная нагрузка) — это мощность, которую что-то использует (или генерирует) в любой момент времени. Переведите ноутбук в режим ожидания, и его мгновенная мощность немедленно упадет. Верните его к жизни, и его мгновенная сила немедленно возрастет.
Если в какой-то конкретный момент все в офисном здании включено, это офисное здание может потреблять 42 кВт электроэнергии. Это 42 кВт мгновенной мощности. Если в какой-то конкретный момент все в офисном здании выключено, это здание должно потреблять 0 кВт электроэнергии. Это 0 кВт мгновенной мощности.
Мгновенная мощность большинства зданий постоянно меняется. Люди постоянно что-то включают и выключают, и многие предметы оборудования в здании имеют мгновенную мощность, которая также постоянно меняется.
Средняя мощность
Средняя мощность представляет собой мощность, которую что-то использует или генерирует в среднем:
- за определенный период времени (например, вчера); или же
- за несколько периодов времени (например, за все выходные в записи); или же
- в течение определенного типа работы (например, типичное использование ноутбука или типичное использование здания — с понедельника по пятницу с 09:00 до 17:00, или типичная эффективность для чего-то, что вырабатывает энергию).
Помните наш пример с офисным зданием, которое потребляет 42 кВт электроэнергии, когда все включено, и 0 кВт, когда все выключено? Если в среднем половина вещей в офисном здании включена, а половина выключена, то общая средняя мощность составит около 21 кВт (21 кВт — это половина от 42 кВт).
А может это просто средняя мощность офисного здания на будни, На выходные, когда люди находятся дома, а большая часть оборудования в здании выключена, средняя мощность может быть ниже, может быть 5 или 10 кВт.
Средняя мощность позволяет вам думать о сложных вещах, таких как здания, как о простых вещах, таких как лампочки.
Мгновенная мощность типичного здания варьируется все время. Если вы попытаетесь контролировать мгновенную мощность, вы потеряетесь в шуме. И цифры потребления энергии бессмысленны, если вы не знаете продолжительность периодов, в течение которых они измерялись. Но показатели средней мощности сглаживают постоянные колебания мгновенной мощности и позволяют сравнивать КПД разных периодов, как за подобным, не заботясь о том, какова продолжительность этих периодов. Например:
- Здание использовало 41 кВт (в среднем) за всю прошлую неделю.
- Здание использовало 19 кВт (в среднем) по всем субботам и воскресеньям с марта 2017 года. (Нам не нужно заботиться о том, сколько суббот и воскресений было с марта 2017 года.)
- Здание использовало 38 кВт (в среднем) с 09:00 до 17:00 во вторник, 25 декабря 2018 года. Это в два раза больше среднего количества кВт в обычные выходные, и это плохо, потому что 25 декабря был государственный праздник, и здание было закрыто. .
Вы можете легко использовать эти средние значения в кВт для сравнения энергопотребления в разные периоды и даже в разных зданиях (мы используем термин «энергопотребление» в широком смысле, потому что на самом деле мы говорим о средней мощности, а не об энергии). Это немного похоже на сравнение расхода топлива автомобилей:
- В дальних поездках моя машина расходует в среднем 45 миль на галлон. Машина моего брата делает в среднем 41.
- По городу моя машина расходует в среднем 32 мили на галлон. Машина моего брата делает в среднем 29.
Эти средние значения расхода на галлон обычно рассчитываются для нескольких разных поездок, каждая из которых охватывает разные расстояния. Но вы можете сравнить цифры как для подобного, не беспокоясь о деталях конкретных поездок, на основе которых они были рассчитаны. Средняя мощность работает точно так же, но с энергией вместо расстояния.
Средняя мощность, обычно измеряемая в кВт, — отличный способ посмотреть на энергопотребление* здания. Во многих отношениях со средними цифрами в кВт легче работать, чем с цифрами в кВтч.
* В данном случае «использование энергии» относится к скорости, с которой используется энергия (т.е. мощность). Чтобы устранить двусмысленность, мы могли бы назвать это «средняя мощность», или «нагрузка», или «потребность». «Использование энергии» и «потребление энергии» — несколько расплывчатые термины, которые можно использовать для обозначения скорости использования энергии (например, 10 кВт) или общее количество энергии, использованной за определенный период (например, 240 кВтч на 21 февраля 2018 г.).
Прелесть средних значений мощности в кВт заключается в том, что вы можете мгновенно сравнить их. Продолжительность периода не имеет большого значения. Таким образом, вы можете посмотреть средние значения мощности в кВт по данным за 15-минутный интервал и сравнить их напрямую со средними значениями мощности в кВт по данным за 60-минутные или получасовые данные. Или вы можете мгновенно сравнить среднее значение кВт за последний месяц со средним значением кВт за вчерашний день и средним значением кВт за весь прошлый год. Если бы это были цифры кВтч, тот факт, что они получены из периодов разной продолжительности, означал бы, что вам нужно их нормализовать, прежде чем вы сможете их честно сравнивать. Цифры кВт приходят готовые нормализованные.
Различные названия мощности – «нагрузка», «потребление» и т.д.
Люди часто называют власть «нагрузкой» или «спросом». Таким образом, вы можете услышать, что средняя мощность называется «средней нагрузкой» или «средним спросом».
В то время как «мощность» может относиться к мощности, которую что-то использует или генерирует, «нагрузка» и «потребность» всегда относятся только к мощности, которую что-то использует. Вы можете услышать, что мощность, которую что-то генерирует или может генерировать, называется «выходом».
Люди иногда используют слово «среднее» вместо «среднее», поэтому вы также можете слышать о «средней мощности», «средней нагрузке», «среднем спросе» или «среднем кВт».
И люди часто не делают различия между средней мощностью и мгновенной мощностью. Вы можете попросить их разъяснить, но может быть немного неловко, если они не понимают различия с самого начала. К счастью, когда вы слышите, как кто-то говорит о «мощности», или «нагрузке», или «потреблении», или «кВт», вы обычно можете понять из контекста, говорят ли они о средних или мгновенных значениях.
Связь между энергией и силой
Связь между энергией и мощностью очень похожа на связь между расстоянием и скоростью:
- Энергия подобна расстоянию. Количество энергии, которое вы использовали за определенный период времени, подобно расстоянию, которое вы преодолели за определенный период времени. (например, когда вы ехали на работу, вы проехали 2 мили между 08:04 и 08:57 — ужасное ужасное движение!)
- Сила подобна скорости. Ваша мгновенная сила подобна вашей скорости в определенный момент времени (например, прямо сейчас). Ваша средняя мощность за определенный период времени подобна вашей средней скорости за определенный период времени. (например, по дороге на работу вы ехали со средней скоростью 2.26 мили в час — с тем же успехом вы могли бы идти пешком.)
И расстояние, и скорость являются полезными мерами. И то и другое тесно связано. Иногда имеет смысл говорить о расстоянии, а иногда имеет смысл говорить о скорости. То же самое и с энергией и силой — вам нужны и то, и другое, но обычно одно имеет больше смысла, чем другое.
Новички в энергетике часто пытаются использовать энергию (кВтч) для всего (иногда случайно называя ее кВт), но более опытные люди склонны использовать мощность (кВт) гораздо чаще.
Уравнение, связывающее энергию и мощность
Ниже приводится фундаментальное уравнение, связывающее энергию и мощность. Вы, наверное, помните это из школы:
Формула энергопотребления
Можно просто сказать, что потребление энергии представляет собой использование определенного количества энергии или выходной мощности. Это может быть потребление энергии, связанное с потреблением электроэнергии, вырабатываемой электростанциями, или энергия, получаемая из пищи в случае биологических живых организмов. Хотя оба являются потреблением энергии, и оба они имеют свои уникальные формулы, здесь мы в первую очередь собираемся обсудить потребление энергии в отношении потребления электрической мощности или энергии, вырабатываемой электростанцией.
Как уже упоминалось, потребление энергии — это использование мощности энергии любой системы за счет использования поставляемой мощности. Энергия измеряется в джоулях, поскольку это стандартная единица измерения энергии, поэтому потребление энергии обычно измеряется в гигаджоулях в год, то есть в килограммах нефтяного эквивалента в год, и в ваттах. Следовательно, формула расчета энергии или формула потребляемой энергии для определения энергопотребления получается путем расчета количества энергоблоков, потребляемых за заданный период.
Формула энергопотребления
Как упоминалось выше во введении, потребление энергии измеряется путем умножения количества единиц мощности, потребленных в течение периода, в течение которого она была потреблена. Следовательно, формула энергопотребления или формула энергопотребления представлена ниже:
Е = Р*(т/1000); где E = энергия, измеренная в джоулях или киловатт-часах (кВтч), P = единицы мощности в ваттах и t = время, в течение которого потреблялась мощность или энергия.
Таким образом, всякий раз, когда кто-то спрашивает вас, как рассчитать потребляемую мощность, вы можете рассчитать и ответить, используя приведенное выше уравнение.
Потребление энергии можно широко классифицировать на основе нескольких факторов, таких как потребление энергии во всем мире, его воздействие на окружающую среду и т. д.
Основываясь на идее демографического использования, потребление энергии можно разделить на следующие категории:
Мировое энергоснабжение. Мировое энергоснабжение представляет собой обширную область, которая определяется на основе таких факторов, как глобальное производство и подготовка топлива, производство электроэнергии с использованием этого топлива, транспортировка энергии и потребление энергии.
Потребление энергии в мире: это общее потребление энергии из общего доступного выхода произведенной энергии, количество которого огромно. Это делается с помощью формулы энергопотребления и расчета общего энергопотребления на разных демографических уровнях.
Внутреннее потребление энергии: Внутреннее потребление энергии определяется как общее количество энергии, потребляемой данным домохозяйством или для работы по дому. Обычно энергопотребление в рамках деятельности домохозяйства, рассчитанное с использованием приведенной выше формулы энергопотребления, может быть небольшим, но при умножении на количество домохозяйств населения в данной демографической группе число становится значительным.
Потребление электроэнергии: Эта классификация определяется конкретно на основе потребления потребляемой электроэнергии. Он не включает в себя количество механической энергии, которая используется для выполнения работы. Здесь можно применить формулу потребляемой энергии или формулу потребляемой мощности, взяв значения единиц мощности на основе показаний счетчиков, установленных в различных местах, таких как домашние или промышленные объекты.
Потребление энергии играет центральную роль в развитии человеческих цивилизаций. Закон Уайта, названный в честь Лесли Уайта и опубликованный в 1943 году, гласит, что при неизменности большинства других факторов «культура развивается по мере увеличения количества энергии, используемой на единицу мощности в год, или по мере увеличения эффективности инструментальных средств, заставляющих энергию работать». выпущен”.
Во всем мире широко распространены последствия потребления энергии. Воздействие энергетической отрасли на окружающую среду было огромным и в основном негативным. Постоянно увеличивающееся количество производимой энергии и увеличивающаяся скорость ее потребления привели к возникновению вредных факторов, которые в значительной степени способствовали значительному повышению температуры Земли в течение нескольких лет. Из-за того, что до недавнего времени уголь и нефтепродукты все больше и больше использовались для производства и удовлетворения огромных потребностей в энергии, происходил постоянный выброс парниковых газов, таких как двуокись углерода и различные оксиды азота, которые в значительной степени способствовали парниковому эффекту. Не только производство, но и потребление энергии, начиная от хозяйственной деятельности и заканчивая промышленной деятельностью, генерирует и выбрасывает в атмосферу огромное количество тепловой энергии. Таким образом, неконтролируемое производство из невозобновляемых источников и неконтролируемое потребление энергии привели к глобальному потеплению, к которому необходимо относиться серьезно и заботиться о нем.
Потребление энергии
Потребление энергии определяет использование энергии. Это использование энергии конкретно для определенного количества. Это связано с потреблением энергии электроэнергии, вырабатываемой электростанциями, или энергии, используемой любым живым существом. Оба вида потребления энергии отличаются друг от друга. Джоули — это термин, используемый для масштабирования энергии в качестве стандартной единицы измерения, поэтому энергия обычно измеряется в гигаджоулях в год. Формула расчета энергии выводится для расчета потребленной энергии в определенный период.
Формула потребления энергии
Формула энергии используется для расчета использования энергии за определенный период. Потребление энергии измеряется путем умножения количества единиц мощности, потребленных за данный период. Формула потребления энергии приведена ниже:
В этой формуле E относится к измеренным джоулям или киловаттам в час (кВтч).
P относится к мощности, используемой на единицу в ваттах.
t относится ко времени, в течение которого потребляется мощность.
Следовательно, для расчета потребления энергии можно использовать эту формулу.
Потребление энергии классифицируется по нескольким факторам, некоторые из которых обсуждаются ниже:
Энергоснабжение по всему миру — как следует из названия, мир — это большая территория, которую можно исследовать. Следовательно, предложение энергии также огромно, и его необходимо определять на основе таких факторов, как глобальная подготовка и производство топлива для производства электроэнергии, потребление энергии и энергия, используемая для транспорта.
Мировое потребление энергии – потребляемая энергия по сравнению с энергией, доступной для использования во всем мире. Эта энергия рассчитывается по формуле энергопотребления, т.е. E = P*(t/100) для различных демографических уровней.
Бытовое потребление энергии – бытовое потребление энергии – это потребление энергии, используемой домашним хозяйством или работой по дому. Как правило, формула потребления энергии используется для расчета внутреннего потребления энергии путем ее умножения на количество домохозяйств населения с учетом демографических данных.
Потребление электроэнергии – в данной классификации рассматривается именно потребление энергии в виде электричества. Он не включает в себя какой-либо другой вид энергии, который используется для выполнения работы. Также здесь можно использовать формулу энергопотребления, взяв значение единиц мощности исходя из показаний счетчика.
Заключение
Для сдерживания и контроля вредных последствий потребления энергии необходимо энергосбережение. Энергосбережение — это практика уменьшения общего количества энергии или более эффективного использования энергии и предотвращения потерь энергии. Это не только решает проблему растраты энергии, приводящей к несправедливому распределению энергии среди людей, но также обеспечивает ограничение энергетических потребностей и энергии, вырабатываемой отраслями, с тем чтобы уменьшить выброс парниковых газов в атмосферу, таким образом, в свою очередь, помогая окружающей среде и планете не встать на грань резких экологических изменений и вымирания большинства видов.
