kW vagy kWh?

Vannak az életben olyan mértékegységek, amelyekkel állandóan találkozunk, mint például a kg, a liter, vagy a méter, így tisztában vagyunk a pontos jelentésükkel. Ezeknek többszöröseivel és töredékeivel is megbarátkozunk már az általános iskola alsó tagozatában, és ez a tudás egész életünkben segít bennünket. A villanyautózással azonban belecsöppenünk egy olyan világba, aminek a mértékegységeit fizika órán kellett volna megtanulnunk, de kamaszként legtöbbünket már sokkal inkább az érdekelt, hogy miként lehet a dolgozatokat tanulás nélkül túlélni, minthogy megértsük az elvontnak tűnő fizikai törvényszerűségek mögötti magyarázatokat. Pedig ezeknek, és a hozzájuk kapcsolódó mértékegységeknek a jövő közlekedésében nagy hasznát vennénk.

Van például két mértékegység, amelyek az elektromos autók és az elektromobilitás kapcsán rendkívül gyakran felbukkannak, és alapvetően határozzák meg az autók, a töltők, az akkumulátorok, a napelemek és minden kapcsolódó rendszer jellemzőit. Ez a két mértékegység a kW és a kWh.

Mi a különbség a kW és a kWh között?

A kettő között mindössze egy apró h a különbség, aminek a laikus szemlélő szerint szinte semmi jelentősége nincs, hiszen a nagyságrendet jelölő k (kilo) és az ismerősen csengő W (watt) ott van, ezeknek meg elégnek kell lenniük a kívánt jellemző mértékének meghatározásához. A laikus szemlélőnek persze elég, de aki valóban érteni is akarja az összefüggéseket, annak nem szabad kevernie ezt a két fogalmat, hiszen két teljesen különböző fizikai jellemző nagyságát adják meg.

kW – kilowatt

A watt (W), aminek az ezerszereséről beszélünk, a teljesítmény mértékegysége. A feszültség (V – volt) és az áramerősség (A – amper) szorzata, és leegyszerűsítve egy elektromos eszköz működéséhez pillanatnyilag szükséges, vagy egy energiatermelő eszköz által pillanatnyilag generált energiaszintet jelöli. (Fizikaórán talán úgy hangzott el, hogy az egységnyi idő alatt végzett munka. Csak annak nem sok értelme van.)

Ha az elektromos áram víz lenne, akkor ez a jellemző a vízvezeték áteresztőképessége, a szivattyú vagy egy folyó vízhozama lenne valószínűleg liter/perc vagy m³/óra mértékegységben megadva. Lehet, hogy elsőre furcsa, de az átviteli csatorna – jelen esetben a rézkábel – vastagsága, vagyis keresztmetszete a teljesítménytől függ. Ha a kábel keresztmetszete kisebb, mint amire az adott teljesítmény átviteléhez az adott kábelhossz és feszültség mellett szükség lenne, akkor a kábel melegszik és a feszültség pedig esik.

EZT OLVASTAD MÁR?  Akkumulátor technológia: nikkel alapú akkumulátorok

Az elektromos autózásban ezt a mértékegységet több helyen is használjuk. A leggyakoribb a töltők teljesítményének jelölésekor lehet vele találkozni. Az autókhoz mellékelt töltő (pontos nevén EVSE – Electric Vehicle Supply Equipment) általában 2,3 kW teljesítménnyel terheli meg a konnektort, amibe bedugjuk. Ezt minden hazai konnektornak tudnia kell, de az utóbbi évtizedekben épült háztartásokban a 3,7 kW-os teljesítményt is le tudják adni a konnektorok, bár a kábelek általában nem ekkora terhelésre vannak méretezve. Az utcai AC töltők (ELMŰ oszlop) 22 kW-osak, míg a DC villámtöltők jellemzően 50 kW körüli teljesítmény leadására képesek. Tehát az autóhoz adott töltőhöz képest bő 20×-os a teljesítménykülönbség.

Ugyanezzel a mértékegységgel jelöljük a motorok teljesítményét is (és ez már így volt a belső égésű motorok esetén is), de ezzel a mérőszámmal lehet meghatározni a napelem rendszerek csúcsteljesítményét, vagyis maximális energialeadó képességét is.

Az akkumulátorok esetén is használatos a kW mértékegység, bár az autókba épített akkupakkoknál a legritkább esetben adják meg ezt az adatot. A fixen telepített, hálózatra kapcsolt akkumulátor telepeknél már annál inkább. Ez az érték megmutatja ugyanis, hogy mennyire lehet terhelni az adott csomagot, illetve a teljes kapacitást ezzel a számmal elosztva kiderül, hogy maximális terhelés mellett mennyi időre elég az akkuban tárolt energia.

kW-ban mérjük tehát a következőket:

  • töltő teljesítménye
  • motor teljesítménye

kWh – kilowattóra

A Wh az elhasznált vagy tárolt energia mennyiségének mértékegysége. Ez a mértékegység – vagy inkább az ezerszeresét jelölő kWh – szerepel a kifizetendő energiafogyasztás mellett a villanyszámlán, és ezt tünteti fel az autógyártó is az autóba épített akkumulátor adatlapján. Vannak például 24 kWh-ás és 30 kWh-ás Nissan LEAF-ek, de érkeznek már a 40 kWh-ás példányok is. Itt a számok mind arra utalnak, hogy az autóba szerelt akkumulátor mennyi energia tárolására képes, tehát mekkora a kapacitása. A fixen telepített akkumulátor farmoknál szintén megadják, de ott már jellemzően a Wh millió szorosa, tehát MWh a mérőszám. Jól látható tehát, hogy egy hálózati áramtárolásra tervezett fix akkumulátornak megadják a kapacitását és a teljesítményét is. Míg az első mértékegysége a MWh, addig a másodiké a MW. Az első megadja, hogy mennyi energiát tud eltárolni, a második pedig, hogy milyen gyorsan lehet szükség esetén hozzájutni ahhoz az energiához. Az Ausztráliában nemrég beüzemelt Tesla akkufarm 129 MWh kapacitású és 100 MW teljesítményű. Ezekkel a számokkal ez a világon a legnagyobb ilyen létesítmény.

EZT OLVASTAD MÁR?  Akkumulátor technológia: lítium alapú akkumulátorok

kWh-ban mérjük az alábbiakat:

  • akkumulátor kapacitása
  • akkumulátorba betöltött energia mennyisége
  • akkumulátorból felhasznált energia mennyisége

Wh/km-ben vagy kWh/100 km-ben mérjük a következőt:

  • autó fogyasztása

Röviden tehát
kW – teljesítmény – ami a csövön ki tud jönni, vagyis a pillanatnyilag elhasználható energia mennyisége
kWh – fogyasztás/tárolókapacitás – a mért idő alatt elhasznált vagy eltárolt energia mennyisége

Egy 100 W-os izzólámpa 1 óra alatt 100 Wh, azaz 0,1 kWh áramot fogyaszt. Ugyanezt az izzólámpát 10 óráig üzemeltetve fog elfogyni 1000 Wh, vagyis 1 kWh energia. Ugyanígy ha egy autót 2,3 kW-os (230 V, 10 A) saját töltőjével töltünk, akkor 1 óra alatt 2,3 kWh energiát fogyasztunk, ami a lakossági villamos energia kWh-ra vetített 40 forint körüli díjával számolva ~90 forintba kerül.

Ha egy ház villamos hálózati csatlakozását nézzük, akkor a „árambekötés” teljesítménye kW-ban adott. A bejövő áram erősségét tudja a szolgáltató maximálni még a mérőóránk előtt, így a 230 V szorzattal jön ki a kivehető legnagyobb teljesítmény. Ennek alapján meghatározható, hogy egy időben mennyi eszközt használhatunk egyszerre (mosógép, szárítógép, vasaló, villanytűzhely, hajszárító stb., és az autónk töltője), a fogyasztás (kWh) pedig az az energiamennyiség, amit egyórás időtartamokra lebontva és azokat összeadva a számlázási időszak alatt elhasználtunk az eszközeink üzemeltetésével.

A villanyautózásban használt mértékegységek a hagyományossal összevetve:

Hagyományos autó Elektromos autó
üzemanyag mennyisége liter kWh
fogyasztás liter / 100 km kWh / 100 km
feltöltés sebessége liter / perc kW
motor teljesítmény lóerő vagy kW kW
visszatöltés teljesítménye kW

Tedd próbára magad! kW vagy kWh?

Elektromos autót használsz?