Confundido acerca de la unidad de kilovatios hora

Un kilovatio es una unidad de potencia, que tiene las dimensiones de la energía a lo largo del tiempo.

Un kilovatio-hora, entonces, tiene dimensiones de energía.

Como ejemplo simple, si quisiera cargar una batería para operar un calentador de 1000 vatios (CC) durante una hora, necesitaría un kilovatio-hora de energía (asumiendo el mundo mítico de baterías perfectamente eficientes, sin pérdidas). alambres, etc)

En términos de unidades SI, esto es

1000 J/s$\times$3600 s = 3,6 MJ.

Lo que dijo RedGrittyBrick en su comentario es correcto, pero como debes entender$kWh$Voy a tratar de explicar un poco más.

Hay dos cosas principales que debe tener en cuenta: la energía total en su celda de combustible (en$kWh$) y la potencia máxima que puede entregar (en$kW$). La potencia es la tasa a la que se utiliza la energía . en electricidad,$1W$es igual a$1V times 1A$, entonces 1kW es equivalente a$220V$a aproximadamente$4.5A$y$1kWh$es esa cantidad de energía utilizada durante 1 hora.

A$1kWh$la batería puede entregar$1kW$durante 1 hora, o$0.5kW$durante 2 horas, etc. Sin embargo, se vuelve problemático si tratamos de entregar más potencia en un tiempo más corto. Las baterías solo pueden entregar tanta corriente. por ejemplo, un$1kWh$Es poco probable que la batería pueda suministrar$60kW$durante 1 minuto. Es posible que no pueda suministrar toda la corriente requerida o, con esas corrientes altas, es posible que no pueda suministrarla durante el tiempo esperado.

Si su celda de combustible tiene que durar un día, obviamente necesita almacenar suficiente energía para durar ese tiempo. Entonces, si su uso promedio es$1kW$, entonces necesitas un$24kWh$pila de combustible para recorrer la distancia. Pero su uso no será constante durante el día. En algún momento, la mayoría de los electrodomésticos pueden estar apagados, pero en otros momentos puede encender la calefacción o el aire acondicionado, etc., y usar mucha energía. La potencia utilizada por los electrodomésticos también puede variar mucho. Una impresora láser puede usar$1kW$durante la impresión, pero sólo$10W$en modo de espera. Su celda de combustible tiene que ser capaz de entregar la corriente máxima requerida en las peores circunstancias.

Además de todo eso, lo anterior solo es válido si está utilizando electrodomésticos de CC, y no he notado ninguno de ellos recientemente ... Si sus electrodomésticos funcionan con CA, también debe tener en cuenta cosas como el "factor de potencia " .

Por lo tanto, necesita saber mucho más que solo la potencia o el uso de energía.

Un kilovatio-hora es una unidad de energía.

Es la energía de un kilovatio durante una hora. Lo que equivale a la energía de 2 kilovatios por media hora, 4 kilovatios por cuarto de hora, o 2 kilovatios por cuarto de hora más 1 kilovatio por media hora.

Una casa puede usar 24kWh en un día. Pero eso no significa que la salida continua de 1kW satisfaga las necesidades, hora por hora. Simplemente significa que una salida continua de 1kW produciría energía equivalente al consumo doméstico. Solo cubriría las necesidades de la casa, si la demanda del hogar fuera perfectamente constante a 1kW de potencia.

Para satisfacer las necesidades de energía y las necesidades de energía, necesita tres cosas:

1. suficiente combustible para proporcionar 24kWh de energía
2. la celda de combustible debe tener suficiente potencia máxima para satisfacer la demanda máxima del hogar. Es probable que sea del orden de 3-5kW, a menos que tenga una ducha eléctrica, en cuyo caso la demanda máxima podría ser de 10-13kW.
3. la pila de combustible tiene que ser capaz de igualar la velocidad de respuesta, la velocidad de cambio de potencia, que tiene la demanda. Para una ducha eléctrica, eso podría significar pasar de 0 a 10 kW en unos segundos y volver a bajar al mismo tiempo.

Su pregunta no tiene suficiente información sobre los puntos 2 y 3 para especificar la celda de combustible.

Una celda de combustible de 1kW, si pudiera funcionar continuamente durante 24 horas, produciría la energía equivalente a la de un hogar que necesita 24 kWh en un día, porque el requerimiento de energía promedio del hogar es de 1kW, la misma salida que la celda de combustible. Entonces la casa no sería energéticamente independiente; pero sería una especie de autosuficiencia, siempre que pudiera exportar su excedente en épocas de excedente e importar energía extra en épocas de déficit. En tal caso, en promedio tendría cero importaciones netas (pero tendría N kWh de importaciones absolutas cada día y N kWh de exportaciones absolutas cada día, donde N es un número entre 0 y 24).

La potencia de salida promedio es de aproximadamente 1kW (que es lo mismo que 1KW-hora por hora). La capacidad de energía requerida para la operación de 1 día a este nivel de potencia es de 25 kW-hora.

De acuerdo, creo que tiene razón, en el contexto y el alcance de la pregunta, la celda de combustible debería poder entregar 1 Kw y hacerlo todo el día.

Desde una interpretación más práctica, el problema está subespecificado. Necesita saber la carga máxima. ¿Cuál es la potencia máxima que necesita la casa? A veces puede consumir 5Kw, tal vez 20Kw. Su celda de combustible debería ser capaz de manejar eso.

Pero la tarea no mencionó eso. Así que configura la celda de combustible para que suministre 1 Kw todo el tiempo. Producirá 24Kw-Hrs en un día.

Así que estoy un poco confundido sobre cómo lidiar con la unidad de potencia de kilovatios hora.

Kilovatios-hora no es una unidad de potencia, es una unidad de energía.

Creo que la forma más sencilla de aclarar esto puede ser pensar en términos de energía y potencia y tratar de evitar términos como kilovatios-hora por hora.

El consumo de energía promedio de un hogar en los EE. UU. es de 8,900 kW-hr por año y 25 kW-hr por día y aproximadamente 1 kW-hr por hora. ¿Significa esto que la potencia de salida de mi celda de combustible es de 1 kW y si quisiera usarla durante todo el día, tendría que diseñarse para que sea de 25 kW?

respuesta 1

Una celda de combustible con una potencia de salida de 1042 vatios operada durante un día entregará los 25 kWh de energía que menciona. (Suponiendo que tiene un repartidor de cilindros de hidrógeno que visita regularmente con suministros frescos)

No le permitirá utilizar un hervidor de agua.

Es posible que no le permita encender todas las luces y ver la televisión

respuesta 2

Puede ayudar si traduces todo a unidades SI

1 kW son 1000 vatios de potencia
1 kWh son 1000 vatios durante 3600 segundos = 3 600 000 julios de energía

Entonces, su casa objetivo usa 90,000,000 Joules en un día. Si la tasa de uso de energía es constante y nunca varía, puede suministrar esa cantidad de energía a una tasa constante de 1042 julios por segundo (también conocido como 1042 vatios o poco más de 1 kW)

Una tetera típica para hervir agua potable necesita más de 2 kW de potencia.

respuesta 3

Como 2.500 kCalorías en 24 horas. (10.460.000 julios)

Eso es un promedio de 121 julios por segundo.

Sin embargo, no como una pequeña pizca de comida cada segundo las 24 horas del día. Paso parte de ese tiempo durmiendo y en actividades en las que no necesariamente quiero comer pastel de arándanos a ese ritmo al mismo tiempo.