Как рассчитать объем электроэнергии из мощности: Расчёт электроэнергии, потребляемой бытовыми электроприборами — урок. Физика, 8 класс.

Скачать PDF

Abstract

Потребители часто не знают о стоимости энергии, потребляемой электронными устройствами. На самом деле, стоимость электроэнергии часто превышает покупную цену оборудования в течение года! Простые расчеты показывают стоимость энергии устройства и способствуют экономии. В этом примечании по применению обсуждается, как точно рассчитать затраты на электроэнергию, и представлен онлайн-калькулятор, который делает расчет еще проще.

Почему важен мониторинг энергопотребления

Эксперты сходятся во мнении, что самая мощная тактика в борьбе с изменением климата, загрязнением и потреблением энергии — это сокращение потребления энергии. «Ватт, которые мы не используем» всегда является самым дешевым источником энергии и гораздо менее затратным, чем строительство новых электростанций, независимо от того, являются ли эти новые электростанции традиционными или используют альтернативные источники энергии.

Шаг первый — осознание: подумайте об экономии энергии. Как потребители, мы, естественно, думаем о больших бытовых приборах, таких как холодильник и печь. В офисе мы думаем об освещении, настольных компьютерах и заводском оборудовании. Но устройства меньшего размера, которые работают большую часть дня, могут на самом деле тайно потреблять большие объемы энергии!

Наш генеральный директор был удивлен, обнаружив, что медиасервер в его доме стоит 473 доллара США в год за электроэнергию. Всего за год устройство обошлось ему по мощности дороже, чем его покупная цена! Как потребители и инженеры, мы задаемся вопросом, серьезно ли разработчики этих устройств учитывают затраты на электроэнергию для конечных пользователей.

Зная стоимость использования энергии , будет способствовать ее сохранению. Ясно, что мы можем сэкономить деньги себе и нашим клиентам, если выберем правильный дизайн для окружающей среды — часто без особых жертв.

Расчет стоимости энергии

Как известно каждому инженеру, вычислить энергию несложно. Единицей электрической энергии является киловатт-час (кВтч), который находится путем умножения потребляемой мощности (в киловаттах, кВт) на количество часов, в течение которых потребляется мощность. Умножьте это значение на стоимость за кВтч, и вы получите общую стоимость энергии.

Общая стоимость энергии = (Мощность в ваттах/1000) × часы работы × стоимость за кВтч

Калькулятор затрат на электроэнергию

Analog Devices еще больше упрощает расчеты.

Рисунок 1. Калькулятор стоимости энергии

• Различные тарифы на электроэнергию
• Различия между заявленной и фактической мощностью
• Сколько часов в день работает устройство
• Различные режимы работы (например, рабочий и резервный)

Различные тарифы

В большинстве населенных пунктов затраты на энергию непостоянны. Жилые ставки часто являются «многоуровневыми». Чем больше вы используете, тем больше вы платите. Некоторые коммунальные услуги даже взимают плату в зависимости от времени суток, а в непиковые часы — по более низким ставкам.

Вы должны рассчитать затраты по вашему самому высокому коэффициенту использования (т. е. вашему самому высокому «уровню»). Это то, сколько вы платите за каждый кВтч, который вы добавляете или вычитаете из текущего использования. Это сумма, которую вы сэкономите, сократив потребление. Средняя национальная ставка для жителей США составляет около 11,5 центов за кВтч (данные Министерства энергетики США за ноябрь 2008 г. ), но вы можете платить 36 центов или больше за каждый дополнительный кВтч! Чтобы определить свои ставки, посмотрите на свой счет за электричество или посетите веб-сайт вашей коммунальной компании.

Вам также необходимо учитывать время суток, если ваши тарифы различаются в пиковые и непиковые часы.

Для получения дополнительной информации об использовании электроэнергии и затратах в США перейдите по ссылке: Управление энергетической информации.

Потребляемая мощность

Далее необходимо узнать, сколько энергии потребляет устройство. Самый точный способ — измерить использование с помощью измерителя мощности (доступен в США по цене от 20 до 60 долларов).

В качестве альтернативы можно посмотреть этикетку на изделии. Но маркировка часто не очень точна, потому что показывает максимальную мощность. Многие устройства потребляют намного меньше, чем указано на этикетке. Для устройств с фиксированной мощностью, таких как лампочка, этикетка является точной.

Наконец, не забудьте рассчитать дополнительные аксессуары, такие как дисплей компьютера.

Возможно, вам придется выполнить некоторые математические расчеты, чтобы рассчитать потребление в ваттах:

Мощность (Вт, Вт) = Ток (А, А) × Напряжение (В, В)

Например, устройство, рассчитанное на потребление 2,5 А и работающее от домашней сети США (120 В), потребляет 2,5 × 120 = 300 Вт.

Часы работы и режимы

Некоторые устройства работают при полной нагрузке 24 часа в сутки. Многие устройства потребляют энергию, даже когда они «выключены». Зарядные устройства, которые остаются подключенными к сети, когда устройства, которые они заряжают, отключены от сети, все равно могут потреблять энергию, особенно в старых моделях.

Особенно расточительно работает медиа-сервер: диск вращается, и все блоки питания работают на полную мощность, даже когда медиа-сервер простаивает.

Энергопотребление некоторых устройств различается в зависимости от того, как они используются. Рассмотрим, например, кофейник. Он потребляет 800 Вт, но только в течение 10 минут, затем переходит в режим подогрева на один час и потребляет незначительную мощность. Если вы делаете одну чашку кофе в день, ваше потребление составляет 0,133 кВтч в день или 4 кВтч в месяц. Эта энергия стоит всего 40 центов в месяц.

Компьютер потребляет меньше энергии в спящем режиме. Светильник мощностью 25 Вт, который горит весь день, потребляет больше энергии, чем тостер мощностью 1500 Вт, включенный утром на 40 секунд.

Рабочий цикл

Наконец, рассмотрите рабочий цикл для устройств, которые меняют свое использование в течение дня. Нагреватель, управляемый термостатом, будет потреблять энергию только тогда, когда он включен.

Эффекты второго порядка

В кондиционированном помещении потраченная впустую энергия стоит вам вдвое! Дополнительный ватт энергии, вырабатываемый в охлаждаемом помещении, увеличивает нагрузку на кондиционер. Это трудно рассчитать, но это поможет вам расставить приоритеты в своей деятельности по энергосбережению.

Сила спасения

Как только вы узнаете, какие устройства потребляют больше всего энергии, вы сможете найти способы снизить энергопотребление. Самая большая экономия часто заключается в простом удалении устройства, которое вам больше не нужно.

Легче всего сэкономить, отключив устройства, которыми вы на самом деле не пользуетесь, особенно такие, как медиа-сервер или свет, работающий весь день. Вычислительное оборудование, такое как принтеры, можно отключить. Удлинители и таймеры (или контроллеры домашней автоматизации) могут отключать неиспользуемые элементы. Но будь осторожен. Использование удлинителя для отключения питания аналогично отключению устройств; некоторые устройства могут выйти из строя или потерять данные, если питание часто отключается без использования выключателя питания.

Во многих случаях замена старого оборудования может сэкономить деньги. Рассмотрите все электронные устройства вокруг вас и внимательно посмотрите на самых активных пользователей. Затем используйте калькулятор энергии, чтобы определить, сколько сэкономит более энергоэффективная замена.

Как рассчитать электрическую мощность и энергию

Электрическая мощность – это скорость выполнения работы. (См. также: Что такое работа, энергия и мощность?) Электроэнергия — это скорость, с которой электричество работает или дает энергию. Единицей мощности в СИ является ватт, один джоуль в секунду.

Электроэнергия обычно вырабатывается электрическими генераторами, но также может обеспечиваться электрическими батареями. Электроэнергия обычно продается электрическими компаниями в киловатт-часах (3,6 МДж), что представляет собой произведение мощности в киловаттах на время работы в часах. Электроэнергетические компании измеряют мощность с помощью счетчика электроэнергии, который ведет учет электроэнергии, поставленной потребителю.

Определение и уравнения для мощности

Электрическая мощность — это скорость выполнения работы, измеряемая в ваттах и ​​обозначаемая буквой P. Термин «ваттность» используется для обозначения «электрической мощности в ваттах». Электрическая мощность в ваттах, производимая электрическим током I, состоящим из заряда Q кулонов, каждые t секунд, проходящего через разность электрических потенциалов (напряжений) V, равна:

P = работа, совершаемая в единицу времени = VQ/t = (В)(I) или мощность = напряжение x ток или вольты x ампер

где: Q — электрический заряд в кулонах, t — время в секундах, I — электрический ток в амперах, а V — электрический потенциал или напряжение в вольтах.

Электрическая энергия

Электрическая энергия = мощность x время. Общее количество потребляемой электроэнергии зависит от общей мощности, используемой всеми вашими электрическими устройствами, и общего времени их использования в вашем доме.

Электрическая энергия измеряется в киловатт-часах

Энергия = мощность x время или киловатт-часы = киловатты x часы

Один киловатт-час равен 1000 ваттам мощности, используемой в течение одного часа.

Как рассчитать стоимость электроэнергии

Из Con Ed Bill — «Мы измеряем вашу электроэнергию тем, сколько киловатт-часов ((кВтч) вы используете. Один киловатт-час зажжет 100-ваттную лампочку в течение 10 часов». «В 2015 году среднегодовое потребление электроэнергии бытовым потребителем коммунальных услуг в США составило 10 812 киловатт-часов (кВтч), в среднем 901 кВтч в месяц . В Луизиане было самое высокое годовое потребление электроэнергии — 15 435 кВтч на одного потребителя, а на Гавайях — самое низкое — 6166 кВтч на одного потребителя». -кондиционер на 10 часов подряд?

Решение: Энергия = Мощность x Время = 900 ватт x 10 часов = 9000 ватт-часов = 9 кВтч

КАК ПОНИМАТЬ ВАШ СЧЕТ ЗА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЮ

ДАННЫЕ ИЗ СЧЕТА NYC CON ED 2017

Очень многое нужно для понимания того, за что вы платите. Существует не только стоимость топлива, но и стоимость доставки, сборы за различные услуги и налоги.

Чтобы объяснить это, мы используем фактический счет Con Ed за небольшую квартиру в Нью-Йорке с использованием Con Edison.

ВАШИ ПЛАТЫ ЗА ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

От Con Edison:

Электроэнергия, которую вы использовали в течение этого 30-дневного расчетного периода с 03 января 2013 г. по 02 февраля 2017 г.

Мы измеряем вашу электроэнергию по тому, сколько киловатт-часов (кВтч) вы используете.

Один киловатт-час зажжет 100-ваттную лампочку в течение 10 часов.

02,17 февраля фактические показания 95175 кВтч

03, 17 января фактические показания 94838 кВтч

Таким образом, ваше потребление электроэнергии составило 337 кВтч

ВАШЕ ПОСТАВКА/ПЛАТА — 337 кВтч при 0,5282 центов/кВтч (это плата за электроэнергию, поставляемую вам Con Ed = 18,83 долл. США

Комиссионные сборы за функции продавца – сборы, связанные с получением кредита на электроэнергию и деятельностью, связанной со сбором = 1,41 долл. США

Налоги и другие налоги = 0,48 долл. США

Общая стоимость поставки = 20,52 долл. США что составляет 6,1 цента за кВтч.

ОПЛАТА ДОСТАВКИ

Базовая плата за обслуживание 16,38 долл. США

Это изменение касается базовой инфраструктуры системы и услуг, связанных с клиентами, включая учет клиентов, снятие показаний счетчиков и техническое обслуживание счетчиков.

Доставка 337 кВт-ч @ 11,0208 центов/кВтч = 37,14 долларов США

Это плата за обслуживание системы, через которую Con ed поставляет вам электроэнергию.

Изменение системной выгоды при 0,6706 центов/кВтч = 2,26 доллара США

Это возмещает затраты, связанные с деятельностью в области экологически чистой энергии, проводимой New York STate Energy Research Associate

Временная надбавка штата Нью-Йорк 0,1246 центов/кВтч = 0,42 9 0103