Se hai mai guardato da vicino un contatore elettrico o una bolletta, potresti aver notato che le unità di consumo di elettricità sono espresse in kWh o kilowattora. Se non hai un background formale in scienze fisiche, è probabile che questa unità crei confusione. Rappresenta l'energia? Energia? O questi sono gli stessi? O un kilowattora è tutta un'altra cosa?
Ovviamente, il problema principale qui per chiunque paghi una bolletta elettrica è capire il consumo, come potrebbe fluttuare nel corso di un anno e cosa si potrebbe fare per ridurre i consumi in un dato periodo di tempo senza compromettere la casa o il posto di lavoro essenziali funzioni. Per fare ciò, devi prima capire cos'è un chilowattora e perché questa unità è impiegata nei calcoli piuttosto che qualcosa di più elementare.
Cosa rappresenta un kWh?
Se non altro, probabilmente hai familiarità con il concetto di watt, l'unità utilizzata per classificare le lampadine. Un watt è l'unità standard di potenza in fisica e la potenza a sua volta è energia per unità di tempo. L'unità standard di energia è il joule e può essere derivata in diversi modi; il più comune è la forza moltiplicata per la distanza. L'unità standard della forza è il newton, mentre quella della distanza è il metro, quindi un joule è in realtà un newton-metro. L'energia, tra l'altro, ha le stesse unità di lavoro e calore, e può essere espressa in termini di erg, calorie o unità termiche britanniche, a seconda della natura del problema da risolvere.
Se la potenza è energia divisa per tempo, allora un kilowattora deve avere unità di energia perché moltiplicando a unità di potenza per unità di tempo annulla il fattore tempo nel denominatore della parte di potenza del power unità. Sapendo che un kilowatt è 1.000 watt e un'ora include 3.600 secondi, hai quindi:
1 kWh = (1.000 J/sec) (3.600 sec) = (3.600.000 J) = 3,6 megajoule = 3,6 MJ.
Consumo energetico degli Stati Uniti per consumatore
Secondo la U.S. Energy Information Administration, la casa media ha utilizzato poco meno di 10.800 kWh di energia elettrica nell'anno 2017. Alcuni articoli per la casa sono famigerati porci. Ad esempio, un essiccatore consuma circa 5.000 watt, o 5 kW, mentre un top di gamma consuma oltre 8.000 watt, o 8 kW. Uno scaldabagno arriva a 2.500 watt (2,5 kW) e un tipico condizionatore d'aria ha una potenza nominale di circa 1.600 watt (1,6 kW).
Conversione di kWh/anno in Watt o Kilowatt
10.800 kWh in un anno sono circa 900 kWh al mese (10.800/12 mesi = 900) e circa 30 kWh al giorno (utilizzando un mese di 30 giorni, 900/30 = 30). Scavando ancora più in profondità, poiché ci sono 24 ore in un giorno, questo si traduce in circa 1,25 kWh all'ora (30/24 = 1,25). Poiché l'unità "ora" in kWh/h viene annullata, ne consegue che il consumo di 10.800 kWh di energia nel corso di un anno richiede un assorbimento costante di 1,25 kW, ovvero 1.250 watt.
Se 10.800 kWh all'anno si traducono in 1,25 kW, il fattore di conversione è:
(10.800 kWh/1,25 kW) = 8.640 h.
Questo è un mezzo passo dopo passo per stabilire ciò che potrebbe essere stato chiaro fin dall'inizio ai nerd della matematica: per passare da kWh all'anno a kW, devi semplicemente dividere per il numero di ore in un anno. Sebbene l'esempio sopra arrivi a 8.640, questa cifra non è esatta a causa dell'arrotondamento fatto nel problema. In realtà, devi moltiplicare il numero di ore in un giorno per il numero di giorni in un anno e se vuoi davvero ottenere fantasia e fattore negli anni bisestili, il numero medio di giorni in un anno è 365,25, non 365, poiché un anno bisestile si verifica ogni quattro anni. Quindi un modo più accurato per ricavare kW da kWh/anno significa dividere per:
(365,25)(24) = 8.766 ore.
Per passare invece da kWh/anno a watt basta moltiplicare questo risultato per 1.000, poiché un kilowatt è 1.000 watt.