Elektromosságról érthetően #3 – Teljesítmény és energiafelhasználás

Az előző részekben megismerkedtünk az elektromos árammal, a feszültséggel, az áramerősséggel és az ellenállással, valamint tisztáztuk Ohm törvényét is. Most egy lépéssel ismét tovább megyünk, és megnézzük, hogy mit jelent az elektromos teljesítmény, valamint, hogy hogyan számolható ki, és hogyan kapcsolódik az energiafelhasználáshoz.

Mi az elektromos teljesítmény (P)?

Az elektromos teljesítmény azt mutatja meg, hogy egy elektromos eszköz mennyi energiát használ fel adott idő alatt. Az elektromos teljesítmény mértékegysége a watt (W). Ha visszatérünk az előző cikkekben taglalt hasonlatunkhoz, ahol a feszültséget egy folyó sodrása, az áramerősséget pedig a víz mennyisége jelentette, akkor a teljesítmény megfeleltethető annak, hogy a folyó milyen gyorsan szállít energiát.

Az elektromos teljesítmény számítása az Ohm-törvényből származtatható, attól függően, hogy milyen értékek állnak rendelkezésünkre. Ha az áramot és a feszültséget ismerjük, akkor az alapképlet (P = U × I) – vagyis teljesítmény = feszültség szorozva az áramerősséggel használható. Másképpen a teljesítmény (P) egyenlő a feszültség (U) és az áramerősség (I) szorzatával.

Tesla Superchargerek Dániában

Teljesítmény a hétköznapokban

Egy átlagos LED-lámpa nagyjából 5 W teljesítménnyel működik, míg egy mikrohullámú sütő 800-1000 W teljesítményt is igényelhet. Természetesen ez egy nagyon egyszerű példa, ennél jóval nagyobb lehet a teljesítmény szórása. Elektromos autó töltésekor a teljesítmény kulcsszerepet játszik. Egy kezdő villanyautó-felhasználó nagyon gyorsan megtanulja, hogy egy 50 kW-os egyenáramú (DC) gyorstöltő lényegesen lassabb, mint egy 250 kW-os Tesla Supercharger.

Mi az energiafelhasználás (E)?

Az energiafelhasználás azt mutatja meg, hogy egy elektromos eszköz mennyi energiát használt fel egy adott időszak alatt. Ha a teljesítményt egy autó sebességéhez hasonlítjuk, akkor az energiafelhasználás megfelel annak, hogy mennyi az autó által összesen megtett távolság egységnyi idő alatt. Az energiafelhasználás mértékegysége a joule (J) vagy kilowattóra (kWh). Az elektromos autóknál ez utóbbi használatos a hétköznapokban.

Számítási képlete: E = P × t, vagyis az energiafelhasználás (E) egyenlő a teljesítmény (P) és az idő (t) szorzatával.

Ezek alapján egy 1000 W-os hajszárító 1 óra alatt 1000 Wh (1 kWh) energiát fogyaszt el. Tehát, ha 10 percig használjuk, akkor 167 Wh (0,167 kWh) energiát fog elhasználni. Hogy miért? Vezessük ezt le lépésről lépésre:

Azt mondtuk, hogy az energiafelhasználás kiszámításához az E = P × t képletet használjuk, ahol:

E = energiafelhasználás (wattóra, Wh, kilowattóra, kWh vagy joule, J)

P = teljesítmény (watt, W)

t = idő (óra, h)

A fenti példában a hajszárító teljesítménye 1000 W, vagyis 1 kW (mivel 1000 W = 1 kW).

A hajszárítót 10 percig szeretnénk használni, vagyis t = 10 perc.

Mivel az energiát kWh-ban szeretnénk kiszámolni, az időt is órában kell megadnunk, vagyis a 10 percet át kell váltanunk órára. Tehát az idő, vagyis t = 10 / 60 lesz, ami 0,167 óra. (Egyszerűbben: 10 perc = 0,167 óra.)

Ha mindezt most behelyettesítjük a képletbe, akkor az így néz ki: E = 1 kW × 0,167 h. Vagyis E = 0,167 kWh. Mindez tehát azt jelenti, hogy egy 1000 W-os hajszárító 10 perc használat után 0,167 kWh (167 Wh) energiát fogyaszt el.

Egy elektromos autó fogyasztását gyakran kWh/100 km-ben adják meg. Ha egy autó tehát átlagosan 18 kWh/100 km-t fogyaszt, akkor egy 50 kWh-s akkumulátorral kb. 270-280 km-t tud megtenni. (Hiszen 50 / 18 × 100 = 278) Ez természetesen rengeteg más tényezőtől is függ, de az arányokat talán segít érzékeltetni.

Volkswagen MEB motor

Teljesítmény és energiafelhasználás a mindennapokban

Most, hogy minden olvasót elvesztettem, vagy legalábbis előcsalogattam az iskolapadban töltött évek alatt beszippantott – és azóta talán mélyen eltemetett – érzéseket, gyorsan összegezzük, hogy mit tanultunk az első három kisokos rész alatt:

A teljesítmény és az energiafelhasználás kulcsfontosságú szerepet játszik az életünkben. Nemcsak a villanyszámlánk mértékét befolyásolja, hanem azt is, hogy egy elektromos autó milyen gyorsan tölthető, vagy egy hordozható eszköz akkumulátora meddig bírja egyetlen töltéssel.

A következő részben az elektromos teljesítmény hasznosításáról, valamint a hatékonyságról és energiaveszteségekről lesz szó.

borító kép: Alex Shupper for Unsplash+

Zvara Szabolcs

Hiszek abban, hogy a legkisebb tettnek is lehet óriási hatása ezért villanyautót használok, amit napelemről töltök. Igyekszem a háztartást műanyagmentesíteni, a hulladékot szelektíven gyűjteni, az elhasznált dolgokat újra felhasználni és amit lehet a saját kertben megtermelni. Jó érzés tudni, hogy ez nem csak nekem számít, ezért csatlakoztam a Villanyautósok.hu csapatához.