10 Energiankulutus kotona
FY02 Fysiikka, ympäristö ja yhteiskunta
Pohdi kaverin kanssa
- Ota kantaa väitteisiin:
- Suihkussa käynti ei maksa minulle mitään.
- Jos pienennän energiankulutustani, on minun luovuttava mukavuuksista.
- Mikä laite kotonasi kuluttaa mielestäsi eniten sähköä?
- Jos sähköt katkeaisivat kotonasi vuorokaudeksi, mitkä asiat elämässäsi muuttuisivat eniten?
- Millä tavalla kotisi lämpenee?
Laske, kuinka paljon seuraavat asiat kuluttavat energiaa.
a) Kännykän lataus tyhjästä täyteen
b) Kahvin keittäminen
c) (Sähkö)saunan lämmittäminen
d) Suihkussa käynti (vinkki: veden lämmittämiseen kuluu energiaa n. 0,47 kWh/min)
Selvitä tarvittavat tehot ja arvioi käyttöajat. Anna vastaukset yksikössä kWh.
Esimerkki 1
a) Kännykän lataus tyhjästä täyteen:
E_{\text {lataus}} = 10 \ \text W \cdot 2 \ \text h = 20 \ \text {Wh} = 0,02 \ \text {kWh}
b) Kahvin keittäminen:
E_{\text {kahvi}} = 2100 \ \text W \cdot 3 \cdot 60 \ \text s = 378 \ 000 \ \text J \approx 380 \ \text {kJ}
d) Suihkussa käynti:
c) Sähkösaunan lämmittäminen:
E_{\text {sauna}} = 6 \ \text {kW} \cdot 3 \ \text h = 18 \ \text {kWh}
E_{\text {kahvi}} = 2100 \ \text W \cdot \frac{3}{60} \ \text h = 105 \ \text {Wh} \approx 0,1 \ \text {kWh}
E_{\text {suihku}} = 0,47 \ \frac{\text {kWh}}{\text {min}} \ \cdot 10 \ \text {min} = 4,7 \ \text {kWh}
Energian suuruus saadaan laskettua tehon määritelmän avulla.
P = \frac{E}{t} \Rightarrow E = Pt
Kotien lämmitysratkaisuja
| Lämmitystapa | Toimintaperiaate / huomioitavaa |
|---|---|
| Keskuslämmitys | Lämpöpumppu tai keskuslämmityskattila, lämmönjakoverkko Vesikiertoinen lattia- tai patterilämmitys |
| Kaukolämpö | Lämpövoimaloissa lämmitetty vesi siirretään putkistoa pitkin rakennusten lämmönjakokeskuksiin Kaupungit, taajamat: yleisin lämmitysmuoto Suomessa |
| Maalämpö | Maaperään, kallioon ja vesistöihin sitoutunut energia otetaan talteen maalämpöpumpun avulla Lämmönkeruuputkistossa nestemäinen kylmäaine |
| Ilmalämpöpumppu | Ilmaan sitoutunut energia otetaan talteen ulko- ja sisäyksiköiden kylmäaineeseen Voidaan käyttää kesällä viilennykseen |
| Sähkölämmitys | Sähkövastukset lämpenevät sähkövirralla |
| Öljylämmitys | Lämmityskattilassa poltetaan öljyä |
| Puulämmitys | Puuta poltetaan takoissa, puuhelloissa, pönttöuuneissa |
Energian säästäminen
- Suurin osa suomalaisten kotien käyttämästä energiasta kuluu
- Asuntojen lämmittämiseen (n. 50 %)
- Kodin sähkölaitteiden käyttöön (n. 30 %)
- Käyttöveden lämmittämiseen (n. 20 %)
- Suurin osa energian säästämisestä liittyy lämmitykseen
- Sisälämpötilan alentaminen
- Energiatehokas rakentaminen (eristys, kolminkertaiset ikkunat tai lämpölasit, lämmön talteenotto)
- Muita energiansäästötapoja
- Veden säästäminen (lyhyet suihkut, täydet pesukoneelliset)
- Energiatehokkaat sähkölaitteet
- Tarpeettomien sähkölaitteiden sammutus
- Kierrätys
- Julkinen liikenne, kävely, pyöräily
- Turhien ostosten välttäminen
Esimerkki 2
Omakotitalon autotallia lämmitetään pienellä öljylämmittimellä. Lämmittimessä poltetaan 2,0 litraa polttoöljyä. Yhden litran polttoöljyn sisältämä kemiallinen energia on 36 MJ/l.
Kun lämmitin on käynyt, mitataan, että huoneeseen on siirtynyt lämpöenergiaa yhteensä 60 MJ. Loput energiasta on menetetty esimerkiksi savukaasujen mukana ja johtumalla ulos.
Laske öljylämmittimen hyötysuhde.
E_{\text {polttoöljy}} = 2,0 \ \text l \cdot 36 \ \text {MJ/l} = 72 \ \text {MJ}
Lasketaan ensin kuinka paljon kemiallista energiaa 2,0 litraa polttoöljyä sisältää.
Öljylämmittimen hyötysuhde on
\eta = \frac{E_{\text {hyöty}}}{E_{\text {koko}}}
Huoneeseen siirtynyt lämpöenergia on
E_{\text{lämpö}} = 60 \ \text {MJ}
\eta = \frac{E_{\text {lämpö}}}{E_{\text {polttoöljy}}}
\eta = \frac{60 \ \text {MJ}}{72 \ \text {MJ}}
\eta = 0,833333 \approx 83 \ \%
Energian hinta
- Kerrostaloasunnon vuotuinen sähkönkulutus (ilman sähkölämmitystä) on noin 2000–3000 kWh, omakotitalossa n. 7000–8000 kWh
- Sähkölämmityksellä noin 2x
- Voimalaitoksista tuleva energia ei ole ilmaista
- Tuotanto, tuotannon ylläpitäminen, siirto
- Hinta koostuu siirtomaksusta, myyntihinnasta ja veroista
- Uusiutuva energia toistaiseksi ollut kalliimpaa kuin uusiutumaton
Esimerkki 3
Tarkastellaan esimerkin 1 sähkölaitteita (kännykän lataus, kahvinkeitin, sähkökiuas, suihku).
Laske
a) kuinka paljon laitteiden käyttäminen vaatii energiaa kuukaudessa.
b) kuinka paljon laitteiden käyttö maksaa kuukaudessa, jos sähkön hinta on 10 snt/kWh.
Kännykän lataus tyhjästä täyteen 0,02 kWh / kerta, kuukaudessa 30 latauskertaa.
E_{\text {lataus}} = 30 \cdot 0,02 \ \text {kWh} = 0,6 \ \text {kWh}
Kahvin keittäminen 0,1 kWh / kerta, kuukaudessa 50 keittokertaa.
Suihkussa käynti 4,7 kWh, kuukaudessa 30 suihkukertaa.
Sähkösaunan lämmittäminen 18 kWh / kerta, kuukaudessa 4 lämmityskertaa.
0,6 \ \text {kWh} \cdot 10 \ \frac{\text {snt}}{\text {kWh}} = 6 \ \text{snt}
E_{\text {kahvi}} = 50 \cdot 0,1 \ \text {kWh} = 5 \ \text {kWh}
5 \ \text {kWh} \cdot 10 \ \frac{\text {snt}}{\text {kWh}} = 50 \ \text{snt}
E_{\text {sauna}} = 4 \cdot 18 \ \text {kWh} = 72 \ \text {kWh}
72 \ \text {kWh} \cdot 10 \ \frac{\text {snt}}{\text {kWh}} = 720 \ \text{snt} \approx 7 \ €
E_{\text {suihku}} = 30 \cdot 4,7 \ \text {kWh} = 141 \ \text {kWh}
141 \ \text {kWh} \cdot 10 \ \frac{\text {snt}}{\text {kWh}} = 1410 \ \text{snt} \approx 14 \ €
Hinta:
Hinta:
Hinta:
Hinta:
10 Energiankulutus kotona
By pauliinak
10 Energiankulutus kotona
FY02 Fysiikka, ympäristö ja yhteiskunta
