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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Applicazioni E Realizzazioni Pratiche

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W Wh A Ah, ma non sono poi tutti uguali?, Può sembrare noioso, ma importante e facile usarli nel modo giusto!
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Keyosz
GigaWatt


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Inviato il: 3/11/2009,08:30

Ciao a tutti,
mi capita spesso di veder usati impropriamente le untità di misura dei consumi/potenze instantanee o cumulative impropriamente, così volevo provare ad esprimere in modo terra terra, come le conosco io, le idee in merito a queste grandezze.

Spero di non sembrare noioso e capisco che in un forum di fai-da-te potrebbe non essere veramente necessario puntualizzare così tanto su questi particolari, ma il concetto è talmente facile e basilare per questo tipo di impianti che a mio avviso vale la pena provare!

Nei nostri impianti elettrici, specialmente dove ci sono accumuli di energia come batterie, capita spesso di dover quantificare quanta energia si è consumata in totale in un giorno per dimensionare pannelli, generatori eolici ecc.. ma prima di sapere quanta energia totale ho prodotto o consumato devo identificare quanta energia stà scorrendo istantaneamente e poi moltiplicarla per il tempo totale in cui questa energia scorrerà.

La corrente elettrica si misura in ampere (simbolo A) mentre la potenza prodotta dalla corrente si misura in watt (simbolo W), possono sembrare simili ma esprimono due concetti differenti, per esempio 10A a 12V mi producono 120W (potenza=volt*ampere) mentre gli stessi 10A a 48V mi producono 480W, una bella differenza, eppure la corrente che scorre è la stessa e quindi la dimensione (sezione) del cavo è la stessa.
Quindi la corrente misurata in ampere (A) serve a dimensionare cavi, diodi, regolatori e in parte le batterie, mentre la potenza misurata in watt (W) serve a capire quanto lavoro effettivo mi può fare tale corrente con la tensione scelta.

Entrambe le grandezze sopra citate esprimono un qualcosa che stà avvenendo ora al presente, istantaneamente, però è chiaro a tutti che una lampadina da 100W accesa 1 ora consuma meno della stessa lampadina sempre da 100W però accesa 24 ore! (la nonna lo diceva sempre di spegnere le luci delle scale...)
Eppure la sua potenza è sempre di 100W, ed ecco che entrano in gioco 2 nuove unità di misura associate al tempo, ovvero mettiamo in sieme grandezza elettrica e misura del tempo.

Ovviamente bisogna usare uno standard, nel caso della lampadina non posso dire che:
caso 1: 100W per 1 ora
caso 2: 100W per 24 ore

Poichè diventerebbe difficile confrontare le due grandezze ed effettuare calcoli in maniera sempilce, così si rapporta il consumo o la produzione come se fosse avvenuto in una sola ora.
In questo modo calcolo i watt-ora (Wh) di energia consumata dei due esempi come segue:
caso 1: 100W*1h = 100Wh
caso 2: 100W*24h = 2400Wh

Adesso sì che è possibile effettuare calcoli facilmente, per esempio posso dire che con l'energia consumata dalla lampadina da 100W accesa per 24h potre tenere acceso il forno da 2400W per 1 ora (2400Wh/2400W=1h).

Il discorso è analogo per gli ampere (A) che nel tempo diventano amper-ora (Ah).
Spesso mi capita di vedere la capacità di una batteria indicata con la lettere A e basta, sembra una scemata ma è importante, infatti sulle batterie da auto con la lettere A si indica la corrente istantanea di corto circuito che la batteria può erogare (corrente che dopo poche decine di secondi cala e la batteria muore), mentre con Ah si indica una corrente in A che la batterie può erogare per 1h (che poi per ragioni chimiche e commerciali è sempre meglio scaricarla in un tempo di 10h quindi con una corrente 1/10 di quella indicata, infatti per esempio 100Ah/10h=10A).
Infatti una batteria stazionaria dà meno corrente di spunto o istantanea, quella espressa in A, ma maggiore capacità espressa in Ah, e quindi può sostenere un carico più a lungo nel tempo in confronto ad una da avviamento, anche se il numero con la A è minore, bisogna fare attenzione!

Ho perfino visto casi in cui si usavano gli A e gli Ah al contrario.... faccine/wacko.gif

Quindi ricordate:
Ah = capacità, corrente immagazzinata, come i litri di una cisterna
A = corrente che scorre in questo momento, come la portata del tubo/pompa della cisterna
Wh = energia totale usata, prodotta o accumulata, come il saldo del conto in banca
W = potenza istantanea prodotta o consumata, quanto lavoro riusciamo a fare contemporaneamente

n.b.
come i watt (W) diventano chilo-watt (KW) per scrivere meglio grandezze molto superiori a 1000W (1KW), la stessa cosa avviene per i watt-ora (Wh) che diventano chilo-watt-ora (KWh) ma il significato di ora non cambia, viene solo diviso per 1000 "per scrivere meno zeri" faccine/tongue.gif

Alcuni esempi pratici:

1) una lampadina da 40W accesa per mezzora consuma 40W*30m=1200Wm/60m=20Wh (m = minuti)
2) 6 lampade da 11W e 2 da 36W in 8 ore consumano ((11W*6)+(36W*2))*8h=1104Wh, con una batteria da 12V sarebbero 1104Wh/12V=92Ah con una da 48V sarebbero 1104Wh/48V=23Ah
3) per caricare 100Ah in una batteria 12V ho bisogno 100Ah*12V=1200Wh, quindi con 6 ore di sole un pannello di potenza istantanea da 1200Wh/6h=200W

Parlando di pannelli fotovoltaici troviamo i famosi Wp (watt-picco), questa è la potenza che il pannello è in grado di erogare con irraggiamento di 1000 W/m2 (sole di mezzogiorno con cielo terso in africa per intenderci) posizionato perfettamente con i raggi di luce a 90° e regolando la corrente in modo che la tensione del pannello non scenda sotto il valore di potenza massima (da determinare in base al grafico del pannello, per esempio solitamente intorno ai 16-17V per i 36 celle) con una temperatura ambiente di 20°C.
Come potete bene immaginare è difficile avere tutte queste condizioni e quindi solitamente il pannello produce una potenza inferiore, sia per il fatto che in genere l'irraggiamento (potenza della luce incidente) è inferiore a quello teorico, sia per il fatto che il sole non è mai a picco sui pannelli ma per la maggior parte del tempo di traverso.
Si possono migliorare due di questi fattori, quello dell'orientamento tramite inseguitori e quello della tensione di massima resa tramite regolatori o inverter MPPT.
Ad ongi modo se comprate un pannello da 100Wp non vuol dire che produce 100W per tutti il giorno, ma senza entrare nel dettaglio di calcoli matematici possiamo stimare con buona aprossimazione la produzione giornaliera facendo finta che il pannello sia nelle condizioni ottimali per 4-6 ore al giorno a seconda se è inverno o estate, quindi il nostro modulo ds 100Wp in estate nelle belle giornate è molto probabile che sarà in grado di produrre 600Wh in una giornata.

Accade in alcune rare giornate nell'arco di un anno che i pannelli superano la potenza di picco specificata, in genere nell'ordine di un 120-130%, questo è un evento molto sporadico, in gergo viene chiamato effetto cloud edge (bordo di nuvola) perchè capita che dopo un temporale quando si aprono le nuvole i pannelli vengono colpiti dalla luce diretta del sole sommata a quella riflessa dai bordi bianchi delle nuvole che fungono come da specchi di fatti aumentando il valore di irraggiamento.
Questo fatto non ho rilevanza sul totale della produzione annuale ma deve essere tenuto ben in considerazione quando si progetta l'impianto poichè anche se per pochi giorni all'anno può danneggiare gli apparati se sono calcolati esattamente sulla potenza di picco senza lasciare un buon 30% di margine.


Spero di non aver annoiato nessuno e che la lieve differenza "simbolistica" possa essere compresa nella sua profonda differenza di significato faccine/happy.gif

Ciao a tutti e buon divertimento con il fai-da-te!




Modificato da Keyosz - 1/4/2010, 16:59
 

Ferrobattuto

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Inviato il: 3/11/2009,08:50

Ottimo Key!!!! faccine/w00t.gif Buona idea!!
Vai così che sei tutti noi!!!!! faccine/laugh.gif
Ferro

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 3/11/2009,10:04

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max_linux2000

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Inviato il: 1/4/2010,06:45

ciao keyosz,
mi chiedevo se tu potessi spiegare anche il concetto dei Watt Picco o Wp che tanto si usano sui pannelli solari.... quasi a far credere che si tratti di un generatore che da sempre e costantemente 120 watt-ora.
ciao
MaX

 

Keyosz
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Inviato il: 1/4/2010,15:48

Aggiornato il primo post faccine/wink.gif

 

rompao68
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Inviato il: 16/4/2010,19:30

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biomassoso

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Inviato il: 17/4/2010,16:38

CITAZIONE (Keyosz @ 3/11/2009, 09:30)
i famosi Wp (watt-picco), questa è la potenza che il pannello è in grado di erogare con irraggiamento di 1000 W/m2 (sole di mezzogiorno con cielo terso in africa per intenderci) posizionato perfettamente con i raggi di luce a 90°

Ad ongi modo se comprate un pannello da 100Wp non vuol dire che produce 100W per tutti il giorno

Hai perfettamente ragione, ma nei conteggi economici degli "specchietti per le allodole" si assume sempre il dato pieno come riferimento per le ore di media possibile insolazione incidente.....poi normalmente basta buttare lì a casaccio aggiustandole un po' queste ultime ed il gioco è fatto!
ForumEA/us/img697/8634/simulazione.jpg

 

mixtrb

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Inviato il: 7/11/2011,09:15

a possibile beneficio di tutti i partecipanti del forum ho tradotto il bell'articolo trovato al link sotto, da un sito segnalato molto opportunamente da SpitsFire
a cui vanno i maggiori riconoscimenti per aver indirizzato verso il sito dove si trova questa breve e chiara descrizione sullo stato delle cose, ricca di esempi pratici, su un argomento di cui ogni tanto si nota la possibile utilità.


Differenza tra watt (W) e wattora (Wh)
fonte: www.thebackshed.com/Windmill/articles/WattHoursExplained.asp



a volte c'è un po' di confusione tra i termini watt e wattora. Fatto sta che watt e wattora sono cose molto differenti

il watt è un'unità di misura di POTENZA

il wattora è un'unità di misura di ENERGIA



il watt può essere usato per misurare la potenza in molte diverse forme; usiamo il watt per misure di potenza elettrica, come pure per misure di potenza meccanica (per esempio la potenza del motore di un'automobile può essere misurata ed espressa in kilowatt = 1000 watt). Per restare più chiari parleremo, da ora, solo di potenza elettrica.

Possiamo manipolare l'unità di misura “watt” utilizzando lo schema che esprime, in modo semplice, la sottostante relazione:

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/6/8/9/6/8/0/7/1320030029.gif

dove : W = watt , V = volt , I = ampere

..... e :
watt = volt * ampere
volt = watt / ampere
ampere = watt / volt



se noi abbiamo una lampadina automobilistica da 21 watt, tipico valore di quella dei freni, e sappiamo che funziona a 12 volt, allora, usando una delle formule qui sopra, potremo ricavare la corrente che in essa scorre: 21 watt / 12 volt = 1,75 ampere. I watt indicano quanta potenza la lampadina sta consumando quando è accesa.

Una lampadina per abbaglianti potrebbe avere una potenza di 100 watt, così a 12 volt vi scorreranno 8,3 ampere
(sempre calcolate con una delle formule di cui sopra: ampere = watt / volt = 100 W / 12 V).

possiamo anche utilizzare i dati di ampere e volt per sapere quanti watt sono consumati in un circuito.
Se noi alimentiamo un riscaldatore, per esempio un tostapane, con 240 volt, ed in esso scorrono 4 ampere, allora noi possiamo calcolare che, quando è acceso, assorbe (oppure “ha una potenza di “ ) 960 watt.

Ed allora, cosa sono i wattora?

I wattora (Wh) sono un'unità di misura dell'ENERGIA. L'energia è POTENZA * TEMPO.



Una lampadina da 100 watt può usare 100 watt per un secondo, per un'ora, per un giorno; è sempre una lampadina da 100 watt, ma noi consumiamo più energia per alimentare la lampadina per un'ora di quella necessaria per tenerla accesa per un secondo, e molta di più ne consumiamo per tenerla accesa un giorno. La misura di questa energia consumata lungo un periodo di tempo si esprime con i wattora (Wh).

Se alimento la lampadina da 100 watt per un'ora, è facile calcolare che consumerò 100 Wh di energia. I wattora sono i watt per un'ora.
Se alimento la stessa lampadina da 100 watt per mezz'ora, allora consumerò 50 wattora (100 watt * 0,5 ore = 50 Wh). Noi avremo usato metà dell'energia rispetto a quella necessaria per tenere accesa la stessa lampadina per un'ora. Se alimentassimo la stessa lampadina per 2 ore, dovremo consumare 200 Wh.

Ecco perché la bolletta dell'energia elettrica è espressa in wattora (o meglio in kWh, migliaia di wattora), la vera unità di misura di quanta ENERGIA abbiamo consumato.
A volte nella casa viene usata poca potenza, in altri momenti se ne usa molta di più.
I wattora sono la misura dell'energia totale complessivamente consumata.

Noi possiamo usare i Wh per misurare l'energia entrante in una batteria e prodotta da una sorgente elettrica, ad esempio un pannello solare o un generatore eolico. Se ho un pannello da 50 watt esposto in pieno sole per 5 ore allora avrò generato 250 Wh.

Ed ecco una cosa divertente: noi possiamo prelevare la potenza ad un intensità maggiore di quella con cui l'abbiamo accumulata. Se il mio pannello da 50 watt ha prodotto 50 watt per 5 ore (250 Wh), e questa energia è stata immagazzinata in una batteria, è possibile prelevare la stessa energia dalla batteria (teoricamente, a meno delle perdite) ad una diversa potenza. Se connettiamo una lampadina da 100 watt questa consumerà quell'energia (250Wh) in 2 ore e mezza. Se invece utilizziamo una lampadina da 5 watt potremo tenerla accesa per 50 ore con gli stessi 250 Wh.
In entrambi i casi preleveremo la stessa quantità di energia dalla batteria.

In realtà noi viviamo in un universo non perfetto, per cui ci sono perdite ogni volta che l'energia viene trasformata da un tipo ad un altro (energia solare in elettrica, in energia chimica, in elettrica, in calore e luce), così noi potremo SEMPRE prelevare meno energia di quella che abbiamo accumulato.

Puoi sentire dei costruttori di turbine eoliche dire che è meglio costruire una turbina che sfrutta meglio venti deboli che venti forti. Un generatore eolico che produce 100 watt per 10 ore produrrà il doppio di una che produce 500 watt per un'ora. In realtà la massima potenza che un generatore eolico può fornire può significare molto poco rispetto alla quantità di energia che può produrre.
E poiché la maggior parte dei venti sono lenti, è meglio costruire una turbina che possa produrre più energia a bassi regimi di vento, anche se ciò comporta che non potrà produrre una enorme potenza con venti forti.

È come confrontare una potente auto da corsa a 8 cilindri a V con un'efficiente e piccola 4 cilindri. La V8 può correre più veloce, avendo molta più potenza, ma se fornite alla V8 ed alla 4 cilindri la stessa quantità di carburante (energia), sarà la 4 cilindri che percorrerà molta più strada.

Per ulteriori approfondimenti: http://en.wikipedia.org/wiki/Watt


 

PinoTux

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Inviato il: 7/11/2011,20:57

Bel lavoro! Bravo! faccine/smile.gif



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"Fatti non foste a viver come bruti, ma per seguir virtute e canoscenza"
http://iv3gfn.altervista.org/
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mixtrb

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Inviato il: 8/11/2011,00:23

CITAZIONE (PinoTux @ 7/11/2011, 20:57)
Bel lavoro! Bravo! faccine/smile.gif

grazie,
ma io ho solo tradotto (spero accettabilmente); la fonte l'ha fatta scoprire SpitsFire;
quindi la gran parte dei complimenti sarebbero dovuti al redattore di quel testo, ai curatori del sito che lo ospita, e a chi ha segnalato la sua esistenza.

sperio che piaccia ed interessi anche ad altri .....

 

Paolo Holzl
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Inviato il: 25/1/2012,10:37

Complimenti per la spiegazione davvero chiara, sono espetro in informatica ma di corrente non capisco nulla.
Gli unici concetti che mi erano chiari: prendere la scossa 220 é un male boia, la 380 é peggio, toccare con una canna da pesca un filo dell'alta tensione o beccare un lampo ci resti secco, un elettrodomestico che consuma tanti Watt per tanto tempo costa tanto mantenerlo, che tutto ciò che ha una resistenza é 'il male' ... la piastra per capelli di mia figlia il forno elettrico ecc., se attacchi un elettrodomestico da 2000W su una presa che ne regge 1000W sei non a norma si surriscalda e magari prende fuoco ). :-)
Come vedi ero moooolto terra terra, ora con le tue spiegazioni sono un pelo più consapevole.
Mi ero lanciato nel mondo del fotovoltaico con un impianto da 6Kw e ho un bel datalogger Schuco che mi dice tutto.
L' impianto da 6Kw é il doppio del classico impianto da 3, sono Kw/h di picco massimo?
Tutti i valori che dopo scrivo dovrebbero essere aumentati di 1/3 dato che il datalogger non é ancora collegato all'inverter più piccolo dei due che ho e il primo copre i 2/3 dei pannelli circa.
In questo momento ho una produzione istantanea di 2200W, il giorno 23 (unico decente) ho prodotto complessivamente 9000 W/h, oggi giornata meravigliosa probabilmente arriverò alla produzione massima del periodo.
In questo periodo schifoso con giaccio, nebbia e galaverna che ricopre i pannelli producevo complessivamente 2500 W/h al giorno quando però date le condizioni climatiche non mi aspettavo nulla.
A questo punto la domanda é c'é modo di sapere dalla bolletta Enel quanto si é consumato in Kw/h l'anno precedente?
Quanto consuma in media in Kw all'anno una famiglia normale (la mia consuma di più visto che ho bollette da 300 euro circa a bimestre) ? Quanto posso aspettarmi di produrre in un anno (a spanne ovviamente) con il mio impianto? (tenete conto che é un impianto Schuco di buona qualità). Grazie e complimenti per le spiegazioni

 

carlobova
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Inviato il: 5/12/2012,12:16

quindi se sulla batteria della moto c'è scritto che eroga 5,5 Ah , quanto sono gli ampere di corrente di spunto? 55A?

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 11/12/2012,11:24

Gli A di spunto sono un'altra questione, e dipendono soprattutto dalla tipologia di batteria. Le batterie al lito ad esempio possono avere anche 50 volte e più una corrente di spunto rispetto alla capacità. Quelle al piombo dipende dallo spessore delle piastre, così ad occhio puoi considerare una corrente di spunto di 5 - 10 volte la corrente nominale. Cmq per queste cose è meglio parlarne nella sezione accumulaotri.

Kekko



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L'universo è dominato dagli estremi, l'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo.
Ma l'equilibrio è ciò che plasma la materia di cui siamo fatti.
by kekko

 

Sabin

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Inviato il: 27/12/2012,20:23

Avrei un dubbio.
Due batterie in serie da 100 Ah 12 V diventano 24 V 100 Ah.
Da queste batterie quanti W può produrre un inverter?
Se l'inverter inizia a lavorare con le batterie a 24 V pieni,
e si ferma a 20 V, ha prodotto 400 W ora? (100 Ah x 4 V?)



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Inverter UPS Power Star W7 (onda pura) ingresso 24 v... 220V 2 Kw con spunto da 6 Kw? (direi 3Kw)
Pannelli 11,1 mq. Wp 1320 (x120 Wp mq)... n° 5 monoc. 72 celle 750 Wp (SO) su MPPT SolarMate 40A
n° 3 polic. 60 celle 570 Wp (Sud) su PWM 30A... batterie: 2 coppie SMA (trazione) 24V 120 Ah C/10 (+ 2 avviamento 70Ah)
Switch enel/batterie con Arduino Pro Mini

 

carlobova
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Inviato il: 1/1/2013,00:53

auguri

 
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