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

Pörssisähkön hinta (Pörssisähköä.fi)

Kaukolämmön hinta (Helen)

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: