Як оцінити потреби в електроенергії

Отримуючи рахунок за енергію щомісяця, ви можете не зрозуміти, як саме була розрахована загальна сума. Кожен пристрій чи прилад у вашому домогосподарстві вносить свій внесок у загальну суму рахунку. Щоб з’ясувати, які прилади та пристрої використовують найбільше енергії, можна оцінити загальну кількість вимоги до потужності для кожної одиниці. Ця оцінка також є цінною для оцінки потреб у енергії для альтернативної або резервної енергосистеми.

Оцінити енергетичні потреби та витрати на живлення електронного пристрою чи приладу дуже просто. На задній панелі кожного пристрою є ярлик із перерахованими ватами, які він використовує. Це цифра, яка вам знадобиться, щоб з’ясувати ваше споживання енергії та потреби. Поряд з ватами, вам потрібно буде оцінити кількість годин щодня, коли використовується пристрій чи прилад. Якщо ви віддаєте перевагу не перевіряти всі свої пристрої вручну, ви можете придбати пристрій, який допоможе вам оцінити споживання енергії. Ці прилади варіюються від простих приладів для вимірювання потужності до складних рішень для моніторингу будинку. У цій публікації ми припустимо, що у вас немає доступу до складного рішення моніторингу будинку. Якщо ви вперше читаєте енергетичні етикетки на задній панелі своїх приладів та пристроїв, перегляньте кілька наступних фонових розділів, щоб ви могли зрозуміти основи електрики та термінологію.

Щоб зрозуміти електричні терміни, зазначені на етикетках приладів або пристроїв, потрібно зрозуміти кілька електричних термінів. Основні терміни - це напруга, струм та опір:

• Напруга (Вольт): Різниця в потенційній енергії (заряді) між двома точками в ланцюзі. Одна точка має більше енергії, ніж інша точка, і різниця між точками називається напругою. Напруга вимірюється у вольтах.
• Струм (Ампер): Потік електронів (заряду) між двома точками в ланцюзі. Струм вимірюється в амперах.
• Опір (Ом): Опір - це електричний опір (складність) між двома точками провідника. Опір вимірюється в Омах.

Напруга, струм і опір пов'язані за допомогою рівняння, що називається законом Ома, яке є:

V = I x R

де V - вольт, I - струм, а R - опір. При описі напруги, струму та опору поширеною аналогією є “вода, що тече в трубі”. Струм аналогічний потоку води, а напруга - це тиск у трубі. Коли напруга (тиск) буде вищим, буде текти сильніший струм. На рисунку 1 показано аналогію води з (а) тиском (напругою) відсутності струму та (б) тиском (напругою) та струмом.

Рисунок 1. Механічна ілюстрація напруги та струму.

Електрика також може бути виражена в одиницях потужності, що називаються ват. Ват - це одиниця електричної потужності, представлена одним ампер струму через ланцюг з різницею потенціалів 1 вольт. Потужність пов'язаний з напругою та струмом за допомогою наступного рівняння:

P = I x V

де P - потужність, I - струм, а V - вольт. Потужність (електрична енергія) вимірюється у ватах або кіловатах. Його також можна виміряти з часом. Наприклад, лампочка потужністю 60 Вт споживає 60 Вт у певний час. Кіловат-година (кВт-год) - це електрична енергія, що дорівнює потужності, яку подає один кіловат за одну годину.

Електричні поняття, які ми описали до цього часу, є прикладами постійний струм (постійний струм) . Постійний струм (постійний струм) - це електричний струм, який тече лінійно в постійному напрямку. Існує також інший тип струму, який називається змінний струм (змінного струму), який відрізняється від постійного струму тим, що змінює напрямки. Рисунок 2 ілюструє різницю між цими двома поняттями. Як показано, напруга постійного струму з часом є постійною. Напруга змінного струму має синусоїдальну хвилю, що означає, що вона змінюється з часом.

Рисунок 2. Візуальна різниця між постійною та змінною напругою.

Ми можемо використати попередню аналогію води для опису змінного струму; замість води, що тече прямо по трубі, вода в трубі переміщується вперед-назад за допомогою кривошипа, підключеного до поршня. На малюнку 3 показано ілюстрацію цієї концепції. Розбризкування рідини може бути дуже швидким при 50 або 60 циклах в секунду (50 або 60 Гц). Пристрої, що живляться від паливні елементи або акумулятори використовувати потужність постійного струму; однак пристрої, які підключаються до стіни в наших будинках, використовують джерело змінного струму.

Рисунок 3. Аналог змінного струму (напруги) та струму.

Щоб оцінити споживання енергії в домі, можуть допомогти наступні джерела:

• Рахунки за електроенергію
• Рейтинги обладнання
• Очікувані профілі навантаження

Переглянувши рахунок за електроенергію, ви зможете побачити, як ваші вати змінюються від місяця до місяця протягом року. Ваше споживання енергії є сезонним і залежить від того, де ви живете. Наприклад, якщо ви живете в холодному кліматі, ваші зимові рахунки можуть бути набагато вищими, ніж літні, через необхідність тепла взимку. У жаркому кліматі ваш літній рахунок може бути набагато вищим за зимовий рахунок через роботу кондиціонера протягом усього літа.

Кожен прилад або електронний пристрій має табличку із зазначеннями напруги, струму, частоти та потужності. Зазвичай вони розташовані на задній панелі пристрою. Ці номінали представляють максимальну кількість енергії, яку можна подати; отже, теоретично рейтинг на табличці становить 100 відсотків використання. Багато пристроїв не працюють на 100 відсотків; тому використання номінальних табличок може призвести до завищених вимог до потужності. Приклад таблички зображено на рисунку 4.

Рисунок 4. Таблички з електронними пристроями.

Незважаючи на те, що споживання енергії можна розрахувати за вашими рахунками за електроенергію та паспортними табличками пристрою, фактичні вимірювання дадуть більш точні дані. Вимірювання фактичного навантаження можна отримати за допомогою ват-годинних лічильників. Ці фактичні вимірювання навантаження часто використовуються для проектування PV, паливний елемент, та системи резервного копіювання акумулятора. Фактичне навантаження потрібно для визначення розміру та вартості альтернативна енергетика система. Часто дизайнери систем рекомендують замовнику змінити свою енергетичну практику, щоб мінімізувати споживання енергії, щоб фотоелектрична система могла бути спроектована з урахуванням цих вимог, замість того, щоб встановлювати більшу систему для компенсації пікового використання.

Загальну кількість енергії, яку використовує ваше домогосподарство, можна розрахувати, просто виконавши шість простих кроків:

1. Перерахуйте кількість ват для кожного приладу або електронного пристрою (це називається «навантаженням» для кожного пристрою). Слід визначити всі існуючі та заплановані електричні навантаження.
2. Оцініть середньодобове використання (кількість годин на день роботи приладу чи електронного пристрою)
3. Помножте потужність пристрою на кількість годин, коли ви його використовуєте (це дасть вам певну кількість “ват-годин”). Наприклад, якщо ви користуєтесь телевізором потужністю 120 Вт протягом двох годин на день. Ви можете помножити потужність на кількість годин, що використовуються на день, щоб отримати 240 ват-годин на день.
4. На рахунку за електроенергію електроенергія вказана в кіловат-годинах. Для порівняння споживання енергії в кіловат-годинах нам потрібно буде перевести ват-години в кіловат-години. Оскільки 1 кіловат дорівнює 1000 Вт, розділіть на 1000, щоб перевести від ват-годин (Вт) до кіловат-годин (кВт-год):

240 Вт/1000 = 0,24 кВт-год

5. Щоб порівняти ці цифри з вашим рахунком за електроенергію, нам потрібно перетворити це число на кількість годин, які прилад чи пристрій використовує на місяць. Наприклад, 0,24 кВт-год х 30 днів = 7,2 кВт-год на місяць.
6. Щоб розрахувати витрати на електроенергію та порівняти витрати з рахунком за електроенергію, перегляньте рахунок за електрику, щоб визначити, скільки ви платите за кВт-год. Якщо у вашому рахунку вказано, що ви платите 0,12 дол. США за кіловат-годину, вартість можна оцінити наступним чином: 7,2 кВт-год на місяць x 0,12 дол. США за кВт-год = 0,86 дол. США на місяць.

Ви можете упорядкувати ці номери, як показано в таблиці 1 нижче.

Електричне навантаження	Потужність (Вт)	Середнє щоденне використання (год)	Середньодобова енергія (Вт-годин)	Середньодобова енергія (кіловат-години)	Середня щомісячна енергія (кіловат-години)	Вартість на місяць ($)
Телебачення	120	2	240	0,24	7.2	0,86

Таблиця 1. Таблиця для розрахунку середньодобової енергії.

Заповнивши таблицю 1, ви можете отримати хорошу оцінку кількості енергії, яку ви використовуєте щомісяця, та пов'язаних з цим витрат. Щоб встановити розмір системи накопичення енергії, вам також потрібно буде розглянути максимальну необхідну потужність (максимальна кількість енергії, яка може знадобитися за день), і тривалість середньої потужності (найбільший проміжок часу, який становить середня потужність потрібні). Середнє споживання енергії визначає загальну витрачену енергію щодня.

У цьому дописі ми розглянули основні електричні терміни, такі як напруга, струм, опір, потужність, постійний струм (постійний струм) та змінний струм (змінний струм). Потім ми використовували ці концепції для розрахунку енергетичних потреб приладу чи пристрою. Ці енергетичні потреби можуть бути використані для оцінки загального енергоспоживання та пов'язаних із цим витрат енергетичного навантаження. Розрахунок цих вимог може допомогти вам зменшити ваш рахунок за електроенергію та допоможе вам встановити розмір фотоелектричної батареї, резервної батареї або іншої системи альтернативної енергії.