¿Qué es un vatio? Entender las métricas de energía y potencia

Es fácil confundirse con la diferencia entre energía y potencia, entre vatios y vatios-hora. Pero si puedes dominar las pulgadas y las libras, puedes dominar esto.

¿Cuántos escritores de misterio se necesitan para cambiar una bombilla de 60 vatios?

Dos: uno para enroscar la bombilla casi hasta el final y otro para dar un giro sorprendente al final.

¿Cuántos columnistas de Soluciones Energéticas hacen falta para cambiar una bombilla de 60 vatios?

Uno: lo único que hace es decirte lo que es un vatio y ni siquiera cambia la bombilla.

Si sigues conmigo, querido lector, has elegido al columnista antes que al escritor de misterios. Eres un valiente. (O si sólo le gustan los chistes de bombillas, vea mis chistes de bombillas de edificios ecológicos aquí.)

Es probable que esté preocupado por el aumento de los precios de la energía, el calentamiento global, la inseguridad energética, o todo lo anterior y más. Es posible que quiera ser más consciente de su uso de la energía, y ser más eficiente. Hace unas semanas escribí sobre la terminología de la radiación; hoy me voy a centrar en la terminología de la energía. Saber es la mitad de la batalla.

Los vatios son como las millas por hora

Empecemos con esa bombilla de 60 vatios. La potencia es una medida de la velocidad a la que fluye la energía, y en los sistemas eléctricos se mide en vatios (W). Los vatios son básicamente la medida de las millas por hora del mundo eléctrico: indican la velocidad de los electrones en la autopista. Para los que lleven la cuenta, un vatio equivale a la electricidad que fluye a una velocidad de un julio por segundo en el sistema métrico, que también equivale a 3,4 Btus por hora.

Una bombilla de 60 vatios consumirá electricidad a una velocidad de 60 vatios. Un obrero que trabaje durante todo el día consumirá 75 vatios. Un coche de tamaño medio puede consumir 100.000 vatios. (Un caballo de vapor equivale a 750 vatios, por lo que es un coche de 286 CV). Un pequeño generador de gasolina emite 2.000 vatios; la central nuclear de Vermont Yankee emite 650 megavatios, es decir, 650.000.000 vatios. Muchos otros equipos cuentan con una clasificación de potencia para describir la velocidad a la que utilizan la energía.

Los vatios miden la potencia, los kilovatios-hora la energía

Cuando recibes tu factura de la luz, la electricidad que has consumido se mide en kilovatios-hora (kWh). Mientras que un vatio es una medida de potencia, un kWh es una medida de energía. La energía se define como la capacidad de realizar un trabajo, como crear calor, luz o movimiento. Si haces funcionar una bombilla de 60 vatios durante una hora, habrás consumido 60 vatios-hora, es decir, 0,06 kilovatios-hora, ya que un kWh equivale a 1.000 vatios-hora. En otras palabras, 0,06 kWh es la cantidad de energía que se necesita para hacer funcionar una bombilla durante una hora.

A los hogares se les suele cobrar sólo por la electricidad que utilizan, medida en kWh. Pero las instalaciones comerciales e industriales también pagan «cargos por demanda», que se calculan en función de su consumo máximo de energía (normalmente medido en megavatios, o MW), lo que compensa a la compañía eléctrica por asegurarse de que tiene suficiente energía disponible para satisfacer esa demanda.

Los electrodomésticos se clasifican en función de la potencia

Las calderas y los hornos también se clasifican en función de su potencia calorífica, en Btus por hora en los Estados Unidos, y en kilovatios en otros lugares. Una unidad residencial típica produce 100.000 BTU/h (29 kW), mientras que las unidades comerciales suelen ser mucho más potentes. Una caldera de 100.000 Btu/hora funcionando a plena potencia durante un día producirá 2,4 millones de Btus de calor (700 kWh).

¿Cuánta energía utiliza toda su casa o lugar de trabajo? El consumo total de energía de los edificios, incluyendo tanto la electricidad como otros combustibles, se suele contabilizar en millones de Btus al año (que se suele abreviar como MMBtu, no pregunte).

Para obtener una única cifra de MMBtu para todo el edificio, tenemos que convertir todas las fuentes de combustible a esa unidad y luego sumarlas. Para ello, puede encontrar en Internet relaciones de conversión que incluyen todas las fuentes de combustible que pueda utilizar, como el propano, la leña, el gas natural, el carbón y otros. El Home Energy Yardstick del programa federal Energy Star hace que esto sea realmente fácil, búsquelo en Google.

Comparación de un edificio a otro

Para comparar el uso de energía de un edificio a otro, normalmente lo normalizamos por la superficie del edificio, dándonos números de energía en miles de Btus por pie cuadrado al año (kBtu/ft2-año). La media de uso de energía en edificios de oficinas en EE.UU. es de 76,3 kBtu/pie2-año. La media de las viviendas unifamiliares es de 43,8 kBtu/pie2-año (para las viviendas multifamiliares de más de cinco unidades, es de 49,5; para las casas móviles es de 73,4 kBtu/pie2-año). Si estas cifras le parecen sorprendentemente altas en comparación con las viviendas unifamiliares, tenga en cuenta que estamos hablando por pie cuadrado, no por vivienda.

Si todo esto le parece intimidante, recuerde que (si se ha criado en Estados Unidos) ha conseguido dominar el sistema arbitrario de pulgadas, pies y yardas. Estas métricas energéticas son mucho más sencillas.

Conocer las métricas de forma práctica

He podido conocer algunas de estas métricas de forma práctica después de instalar nuestro sistema de energía solar fotovoltaica. El sistema incluye un controlador de carga que toma la energía de los paneles solares y la alimenta a las baterías para su almacenamiento. El controlador incluye una lectura digital que me dice exactamente lo que el sistema está produciendo en cada momento. Tengo 1.050 vatios en los paneles, lo que significa que en condiciones óptimas están preparados para producir esa cantidad de energía.

En realidad, la potencia que aparece en el indicador cambia constantemente a medida que cambian el sol y las condiciones de temperatura. A los paneles solares les gusta el frío, así que en un bonito y soleado día de abril, podría obtener una lectura máxima de 1.365 vatios. Ahora mismo, con algunas nubes bailando por el cielo, la lectura es de 723 vatios.

Como sabes, los vatios miden la velocidad. Cuando ves a un policía en la interestatal y levantas el pie del acelerador, puede que bajes de 70 mph a 65 mph en pocos segundos. Lo mismo ocurre con los paneles solares y el sol. La distancia que has conducido al final del día viene determinada por tu velocidad media y el tiempo que has conducido. Mientras escribo esto, mi panel solar ha estado conectado durante 6:01, y ha producido 2,13 kWh en ese tiempo. Eso es suficiente energía para lavar una carga de platos en mi lavavajillas.

¿Sustituir las ventanas es una pérdida de dinero?

Querido Energy Solutions, he oído que sustituir las ventanas es una pérdida de dinero. Es eso realmente cierto? – Paula

Cuidado Paula, Mucha gente tiene la idea de que sustituir las ventanas viejas es una de las primeras cosas que deben hacer en una renovación energética de un edificio antiguo. Hay muchas buenas razones para sustituir las ventanas viejas, y no todas tienen que ver con la energía. Entre ellas están la estética, los problemas de mantenimiento y el confort. (Sí, considero que la comodidad y la energía son consideraciones diferentes. Puede ser muy incómodo sentarse junto a una ventana antigua de uno o dos cristales en invierno, pero en términos absolutos, esa ventana puede no estar costándole una tonelada de energía). Cualquiera de estos factores, junto con el uso general de la energía, puede orientarle hacia la sustitución de las ventanas.

Sin embargo, yo iría más despacio y miraría otras opciones. El análisis de la «recuperación de la inversión» es complicado, pero hay cálculos creíbles que muestran la recuperación de la inversión, basada en la energía ahorrada, para la sustitución de ventanas, de 10 a 40 años. Para la mayoría de la gente, eso es mucho tiempo. Puede haber otras medidas, como el sellado de las fugas de aire, que mejoren su comodidad y sus finanzas mucho más rápido. La rehabilitación de las ventanas más antiguas, o simplemente la adición de contraventanas, también puede ser muy rentable, con una recuperación de la inversión de menos de 10 o incluso cinco años.