Che cos’è un Watt, comunque? Capire l’energia e la potenza

È facile confondersi sulla differenza tra energia e potenza, tra watt e watt-ora. Ma se riesci a padroneggiare pollici e libbre, puoi padroneggiare questo.

Quanti scrittori di gialli ci vogliono per cambiare una lampadina da 60 watt?

Due–uno per avvitare la lampadina quasi fino in fondo, e uno per fornire un sorprendente colpo di scena alla fine.

Quanti editorialisti di Energy Solutions ci vogliono per cambiare una lampadina da 60 watt?

Uno – tutto quello che fa è dirti cos’è un watt e non cambia nemmeno la lampadina.

Se sei ancora con me, caro lettore, hai scelto l’editorialista invece dello scrittore di gialli. Sei coraggioso. (O se ti piacciono solo le battute sulle lampadine, vedi le mie battute sulle lampadine degli edifici verdi qui.)

È possibile che tu sia preoccupato per l’aumento dei prezzi dell’energia, il riscaldamento globale, l’insicurezza energetica, o tutto quanto sopra e altro ancora. Potreste voler diventare più consapevoli del vostro uso dell’energia e diventare più efficienti. Qualche settimana fa ho scritto sulla terminologia delle radiazioni; oggi mi concentrerò sulla terminologia energetica. Conoscere è metà della battaglia.

I watt sono come le miglia all’ora

Iniziamo con quella lampadina da 60 watt. La potenza è una misura della velocità con cui l’energia scorre, e nei sistemi elettrici si misura in watt (W). I watt sono fondamentalmente la misura delle miglia all’ora del mondo elettrico – ti dicono quanto velocemente gli elettroni stanno sfrecciando sull’autostrada. Per coloro che stanno tenendo il conto, un watt equivale all’elettricità che scorre al ritmo di un joule al secondo nel sistema metrico, che è anche equivalente a 3,4 Btus all’ora.

Una lampadina da 60 watt consumerà elettricità al ritmo di 60 watt. Un operaio che lavora tutto il giorno produrrà 75 watt di potenza. Un’automobile di medie dimensioni potrebbe consumare 100.000 watt. (Un cavallo equivale a 750 watt, quindi si tratta di un’auto da 286 cavalli). Un piccolo generatore a benzina produce 2.000 watt; la centrale nucleare Vermont Yankee produce 650 megawatt, o 650.000.000 watt. Molti altri pezzi di equipaggiamento hanno una potenza nominale per descrivere il tasso al quale usano energia.

I watt misurano la potenza – i chilowatt-ora misurano l’energia

Quando ricevi la tua bolletta, l’elettricità che hai usato è misurata in chilowatt-ora (kWh). Mentre un watt è una misura della potenza, un kWh è una misura dell’energia. L’energia è definita come la capacità di fare lavoro, come creare calore, luce o movimento. Se fai funzionare una lampadina da 60 watt per un’ora, hai usato 60 watt-ora, o 0,06 chilowatt-ora, dato che un kWh è 1.000 watt-ora. In altre parole, 0,06 kWh è la quantità di energia necessaria per far funzionare una lampadina per un’ora.

Le case sono in genere addebitate solo per l’elettricità che usano, misurata in kWh. Ma gli impianti commerciali e industriali pagano anche “oneri di domanda”, che sono calcolati in base alla loro potenza di picco (di solito misurata in megawatt, o MW), che compensa il servizio elettrico per assicurarsi di avere abbastanza energia disponibile per soddisfare quella domanda.

Gli apparecchi sono classificati in base alla potenza

Le caldaie e i forni sono anche dimensionati in base alla loro potenza di riscaldamento, in Btus per ora negli Stati Uniti, e in kilowatt altrove. Una tipica unità residenziale produce 100.000 Btu/ora (29 kW) mentre le unità commerciali tendono ad essere molto più potenti. Una caldaia da 100.000 Btu/ora che brucia a piena potenza per un giorno produrrà 2,4 milioni di Btus di calore (700 kWh).

Quanta energia usa tutta la tua casa o il tuo posto di lavoro? Il consumo complessivo di energia degli edifici, che include sia l’elettricità che altri combustibili, è tipicamente contato in milioni di Btus all’anno (che di solito è abbreviato in MMBtu – non chiedere).

Per ottenere un singolo numero MMBtu per l’intero edificio, dobbiamo convertire tutte le fonti di combustibile in quell’unità e poi sommarle. Potete trovare i rapporti di conversione per fare questo online, che includono tutte le fonti di combustibile che potreste usare, come il propano, la legna da ardere, il gas naturale, il carbone e altri. L’Home Energy Yardstick del programma federale Energy Star lo rende davvero facile – cercatelo su Google.

Confrontare da un edificio all’altro

Per confrontare l’uso di energia da un edificio all’altro, di solito lo normalizziamo per la superficie dell’edificio, dandoci numeri di energia in migliaia di Btus per piede quadrato all’anno (kBtu/ft2-yr). L’uso medio di energia in loco per gli edifici per uffici negli Stati Uniti è 76,3 kBtu/ft2-anno. La media per le case unifamiliari è di 43,8 kBtu/ft2-anno (per le case plurifamiliari di più di cinque unità, è 49,5; per le case mobili è 73,4 kBtu/ft2-anno). Se questi numeri sembrano sorprendentemente alti rispetto alle case monofamiliari, tenete a mente che stiamo parlando per piede quadrato, non per casa.

Se tutto questo sembra intimidatorio, ricordate che (se siete cresciuti negli Stati Uniti) siete riusciti a padroneggiare il sistema arbitrario di pollici, piedi e metri. Queste metriche energetiche sono molto più semplici!

Conoscere le metriche con mano

Ho conosciuto alcune di queste metriche con mano dopo aver installato il nostro impianto solare fotovoltaico. Il sistema comprende un regolatore di carica che prende l’energia dai pannelli solari e la alimenta alle batterie per lo stoccaggio. Il regolatore include una lettura digitale che mi dice esattamente cosa sta producendo il sistema in qualsiasi momento. Ho 1.050 watt di pannelli, il che significa che in condizioni ottimali sono classificati per produrre tanta potenza.

In realtà, la potenza sul display cambia costantemente al variare del sole e della temperatura. Ai pannelli solari piace il fresco, quindi in una bella giornata fresca e soleggiata di aprile, potrei ottenere una lettura di picco di 1.365 watt. In questo momento, con alcune nuvole che danzano nel cielo, sta leggendo 723 watts.

Come sapete, i watt misurano il tasso. Quando vedete un poliziotto sull’autostrada e togliete il piede dal gas, potreste scendere da 70 mph a 65 mph in pochi secondi. La stessa cosa con i pannelli solari e il sole. Quanto hai guidato alla fine della giornata è determinato dalla tua velocità media e da quanto tempo hai guidato. Mentre scrivo questo, il mio impianto solare è online da 6:01, e ha prodotto 2,13 kWh in quel periodo. Questo è circa abbastanza energia per aver fatto un carico di piatti nella mia lavastoviglie.

Sostituire le finestre è uno spreco di soldi?

Caro Energy Solutions, ho sentito dire che sostituire le finestre è uno spreco di soldi. È davvero così? – Paula

Caro Paula, Molte persone hanno l’idea che sostituire le vecchie finestre sia una delle prime cose da fare in una ristrutturazione energetica di un vecchio edificio. Ci sono molte buone ragioni per sostituire le vecchie finestre, e non tutte riguardano l’energia. Questi includono l’estetica, i problemi di manutenzione e il comfort. (Sì, considero il comfort e l’energia come considerazioni diverse. Può essere molto scomodo sedersi accanto a una vecchia finestra a uno o due vetri in inverno, ma in termini assoluti, quella finestra potrebbe non costarvi una tonnellata di energia). Ognuno di questi fattori, insieme all’uso complessivo dell’energia, può indirizzarvi verso la sostituzione della finestra.

Io rallenterei e guarderei altre opzioni, comunque. L’analisi del “payback” è difficile, ma ci sono calcoli credibili che mostrano un payback, basato sull’energia risparmiata, per la sostituzione delle finestre, di 10-40 anni. Per la maggior parte delle persone, questo è un tempo lungo. Ci possono essere altre misure, come sigillare le perdite d’aria, che miglioreranno il vostro comfort e le vostre finanze molto più velocemente. La ristrutturazione di vecchie finestre, o semplicemente l’aggiunta di finestre antibufera, può anche essere molto conveniente, con un ritorno economico di meno di 10 o anche cinque anni.