Se você já olhou atentamente para um medidor de eletricidade ou uma conta de serviço público, deve ter notado que as unidades de consumo de eletricidade são fornecidas em kWh, ou quilowatt-hora. Se você não tem uma formação formal em ciências físicas, esta unidade provavelmente será confusa. Isso representa energia? Poder? Ou são iguais? Ou um quilowatt-hora é algo totalmente diferente?
Claro, a principal questão aqui para quem paga uma conta de luz é entender o consumo, como ele pode flutuar ao longo do curso de um ano e o que pode ser feito para diminuir o consumo em um determinado período de tempo, sem comprometer a casa ou local de trabalho essenciais funções. Para fazer isso, primeiro você precisa entender o que é um quilowatt-hora e por que essa unidade é empregada em cálculos, em vez de algo mais básico.
O que um kWh representa?
No mínimo, você provavelmente está familiarizado com o conceito de watt, a unidade usada para classificar as lâmpadas. Um watt é a unidade padrão de potência em física e, por sua vez, potência é energia por unidade de tempo. A unidade padrão de energia é o joule e pode ser derivada de várias maneiras; o mais comum é a força multiplicada pela distância. A unidade padrão de força é o newton, enquanto a da distância é o metro; portanto, um joule é na verdade um newton-metro. A energia, aliás, tem as mesmas unidades que trabalho e calor, e pode ser expressa em termos de ergs, calorias ou unidades térmicas britânicas, dependendo da natureza do problema a ser resolvido.
Se potência é energia dividida pelo tempo, então um quilowatt-hora deve ter unidades de energia porque multiplicar um unidade de potência por unidade de tempo cancela o fator de tempo no denominador da porção de potência do unidade. Sabendo que um quilowatt é 1.000 watts e uma hora inclui 3.600 segundos, você tem:
1 kWh = (1.000 J / seg) (3.600 seg) = (3.600.000 J) = 3,6 megajoules = 3,6 MJ.
Consumo de energia nos EUA por consumidor
De acordo com a Administração de Informações de Energia dos EUA, uma casa média consumiu pouco menos de 10.800 kWh de energia elétrica no ano de 2017. Alguns itens domésticos são notórios porcos de energia. Por exemplo, um secador usa cerca de 5.000 watts, ou 5 kW, enquanto um topo de gama consome mais de 8.000 watts ou 8 kW. Um aquecedor de água é verificado em 2.500 watts (2,5 kW) e um ar condicionado típico é avaliado em cerca de 1.600 watts (1,6 kW).
Convertendo kWh / ano em Watts ou Kilowatts
10.800 kWh em um ano é cerca de 900 kWh por mês (10.800 / 12 meses = 900) e cerca de 30 kWh por dia (usando um mês de 30 dias, 900/30 = 30). Aprofundando ainda mais, já que há 24 horas em um dia, isso se traduz em cerca de 1,25 kWh por hora (30/24 = 1,25). Como a unidade de "hora" em kWh / h é cancelada, segue-se que gastar 10.800 kWh de energia ao longo de um ano requer um consumo constante de energia de 1,25 kW, ou 1.250 watts.
Se 10.800 kWh por ano se traduz em 1,25 kW, então o fator de conversão é:
(10.800 kWh / 1,25 kW) = 8.640 h.
Este é um meio passo a passo de estabelecer o que pode ter ficado claro para os nerds matemáticos desde o início: Para ir de kWh por ano para kW, você só precisa dividir pelo número de horas em um ano. Embora o exemplo acima chegue a 8.640, este valor é inexato devido ao arredondamento feito no problema. Na realidade, você precisa multiplicar o número de horas de um dia pelo número de dias de um ano, e se você realmente deseja obter fantasia e fator em anos bissextos, o número médio de dias em um ano é 365,25, não 365, já que um ano bissexto ocorre a cada quatro anos. Assim, uma maneira mais precisa de derivar kW de kWh / ano significa dividir por:
(365,25) (24) = 8.766 h.
Para ir de kWh / ano para watts, basta multiplicar esse resultado por 1.000, já que um quilowatt equivale a 1.000 watts.