Kilovatio-hora
Un kilovatio-hora (símbolo de unidad: kW⋅h o kW h; comúnmente escrito como kWh) es una unidad de energía no perteneciente al SI: un kilovatio de potencia durante una hora. Es equivalente a 3,6 megajulios (MJ) en unidades SI. Los kilovatios-hora son una unidad de facturación común para la energía eléctrica suministrada por los servicios públicos de electricidad. Los prefijos métricos se utilizan para múltiplos y submúltiplos de la unidad básica, el vatio-hora.
Definición
El kilovatio-hora es una unidad compuesta de energía equivalente a un kilovatio (kW) sostenido durante (multiplicado por) una hora. Expresado en la unidad estándar de energía en el Sistema Internacional de Unidades (SI), el julio (símbolo J), es igual a 3.600 kilojulios o 3,6 MJ.
Representaciones de unidades
Una representación muy utilizada del kilovatio-hora es "kWh", derivada de sus unidades componentes, kilovatio y hora. Se usa comúnmente en la facturación de la energía entregada a los consumidores por parte de las empresas de servicios eléctricos, y en publicaciones comerciales, educativas y científicas, y en los medios de comunicación. También es la representación unitaria habitual en la ingeniería de energía eléctrica. Esta representación común, sin embargo, no cumple con la guía de estilo del Sistema Internacional de Unidades (SI).
Pueden encontrarse otras representaciones de la unidad:
- "kW⋅h" y "kW h" son menos comúnmente utilizados, pero son consistentes con la SI. El folleto de la SI indica que al formar un símbolo de unidad compuesta, "la Multiplicación debe ser indicada por un espacio o un punto medio alto (centrado) (⋅), ya que de lo contrario algunos prefijos podrían ser mal interpretados como un símbolo de unidad". Esto es apoyado por un estándar voluntario emitido conjuntamente por una organización internacional (IEEE) y nacional (ASTM), y por una guía de estilo importante. Sin embargo, el estándar IEEE/ASTM permite "kWh" (pero no menciona otros múltiplos de la vatio-hora). One guide published by NIST specifically recommends against "kWh" "to avoid possible confusion".
- La pegatina oficial de la ventana de economía de combustible de los Estados Unidos para vehículos eléctricos utiliza la abreviatura "kW-hrs".
- A veces se encuentran variaciones en la capitalización: KWh, KWH, kwh, etc., que son incompatibles con el Sistema Internacional de Unidades.
- La notación "kW/h" para el kilovatio-hora es incorrecta, ya que denota kilovatio por hora.
La hora es una unidad de tiempo que figura entre las unidades ajenas al SI aceptadas por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas para su uso con el SI. Por lo tanto, su combinación con el kilovatio, una unidad SI estándar, está permitida dentro del estándar.
Un calentador eléctrico que consume 1000 vatios (1 kilovatio) y funciona durante una hora utiliza un kilovatio-hora de energía. Un televisor que consume 100 vatios y funciona continuamente durante 10 horas utiliza un kilovatio-hora. Un aparato eléctrico de 40 watts que funciona continuamente durante 25 horas consume un kilowatt-hora.
Ventas de electricidad
La energía eléctrica se suele vender a los consumidores en kilovatios-hora. El costo de hacer funcionar un dispositivo eléctrico se calcula multiplicando el consumo de energía del dispositivo en kilovatios por el tiempo de funcionamiento en horas y por el precio por kilovatio-hora. El precio unitario de la electricidad que cobran las empresas de servicios públicos puede depender del perfil de consumo del cliente a lo largo del tiempo. Los precios varían considerablemente según la localidad. En los Estados Unidos, los precios en diferentes estados pueden variar por un factor de tres.
Si bien las cargas de los clientes más pequeños generalmente se facturan solo por la energía, los servicios de transmisión y la capacidad nominal, los consumidores más grandes también pagan por el consumo máximo de energía, la mayor energía registrada en un tiempo relativamente corto, como 15 minutos. Esto compensa a la compañía eléctrica por mantener la infraestructura necesaria para proporcionar energía máxima. Estos cargos se facturan a medida que cambia la demanda. Los usuarios industriales también pueden tener cargos extras de acuerdo al factor de potencia de su carga.
La producción o el consumo de energía principal a menudo se expresa como teravatios-hora (TWh) durante un período determinado que suele ser un año calendario o un año financiero. Un año de 365 días equivale a 8.760 horas, por lo que durante un período de un año, la potencia de un gigavatio equivale a 8,76 teravatios-hora de energía. Por el contrario, un teravatio-hora equivale a una potencia sostenida de unos 114 megavatios durante un período de un año.
Ejemplos
En 2020, el hogar promedio en los Estados Unidos consumió 893 kWh por mes.
En términos de energía humana, un trabajador manual adulto sano realiza un trabajo equivalente a aproximadamente medio kilovatio-hora durante una jornada de ocho horas.
Conversiones
Para convertir una cantidad medida en una unidad en la columna de la izquierda a las unidades en la fila superior, multiplique por el factor en la celda donde se cruzan la fila y la columna.
| Joule | Watt-hour | Kilowatt-hour | Electronvolt | Calorie | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 J = 1 kg⋅m2⋅s−2 = | 1 | 2.77778 × 10−4 | 2.77778 × 10−7 | 6.241 × 1018 | 0,239 |
| 1 Wh = | 3.6 × 103 | 1 | 0,001 | 2.247 × 1022 | 859.8 |
| 1 kWh = | 3.6 × 106 | 1.000 | 1 | 2.247 × 1025 | 8.598 × 105 |
| 1 eV = | 1.602 × 10−19 | 4.45 × 10,23 a 23 | 4.45 × 10−26 | 1 | 3.827 × 1020 - 20 |
| 1 cal = | 4.184 | 1.162 × 10−3 | 1.162 × 10−6 | 2.612 × 1019 | 1 |
Múltiplos de vatios-hora
| Submultiples | Múltiples | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Valor | Signatura | Nombre | Valor | Signatura | Nombre | |
| 10−3 | m W⋅h | milliwatt-hour | 103 | k W⋅h | kilovatio-hora | |
| 10−6 | μ W⋅h | microwatt-hour | 106 | MW⋅h | megavatio-hora | |
| 109 | GW⋅h | gigawatt-hour | ||||
| 1012 | TW⋅h | Terawatt-hour | ||||
| 1015 | PW⋅h | petawatt-hour | ||||
Todos los prefijos SI se aplican comúnmente al vatio-hora: un kilovatio-hora es 1000 Wh (kWh); un megavatio-hora es 1 millón de Wh (MWh); un milivatio-hora es 1/1000 Wh (mWh) y así sucesivamente. Los proveedores de energía eléctrica suelen utilizar el kilovatio-hora para fines de facturación, ya que el consumo mensual de energía de un cliente residencial típico oscila entre unos pocos cientos y unos pocos miles de kilovatios-hora. Los megavatios-hora (MWh), gigavatios-hora (GWh) y teravatios-hora (TWh) suelen utilizarse para medir grandes cantidades de energía eléctrica a clientes industriales y en la generación de energía. Las unidades de teravatio-hora y petavatio-hora (PWh) son lo suficientemente grandes como para expresar convenientemente la generación anual de electricidad de países enteros y el consumo mundial de energía.
Distinción entre kWh (energía) y kW (potencia)
A veces hay confusión entre el kilovatio y el kilovatio-hora (no kilovatio por hora, como a veces se usa mal). El trabajo es la cantidad de energía transferida a un sistema; potencia es la tasa de entrega de energía. La energía se mide en julios o vatios-segundo. La potencia se mide en vatios o julios por segundo.
Por ejemplo, una batería almacena energía. Cuando la batería entrega su energía, lo hace a una determinada potencia, es decir, al ritmo de entrega de la energía. Cuanto mayor sea la potencia, más rápido se entrega la energía almacenada en la batería. Una mayor potencia de salida hará que la energía almacenada en la batería se agote en un período de tiempo más corto.
Potencia anualizada
La producción y el consumo de energía eléctrica a veces se informan anualmente, en unidades como megavatios-hora al año (MWh/año), gigavatios-hora al año (GWh/año) o teravatios-hora al año (TWh/año).). Estas unidades tienen dimensiones de energía divididas por el tiempo y, por lo tanto, son unidades de potencia. Se pueden convertir a unidades de potencia SI dividiendo por la cantidad de horas en un año, alrededor de 8766 h/yr.
Por lo tanto, 1 GWh/año = 1 GWh/8766 h ≈ 114,08 kW.
Uso indebido de vatios por hora
Muchas unidades compuestas para varios tipos de tasas mencionan explícitamente unidades de tiempo para indicar un cambio a lo largo del tiempo. Por ejemplo: millas por hora, kilómetros por hora, dólares por hora. Las unidades de potencia, como los kW, ya miden la tasa de energía por unidad de tiempo (kW=kJ/s). Los kilovatios-hora son un producto de potencia y tiempo, no una tasa de cambio de potencia con el tiempo.
Los vatios por hora (W/h) son una unidad de cambio de potencia por hora, es decir, una aceleración en el suministro de energía. Se utiliza para medir la variación diaria de la demanda (por ejemplo, la pendiente de la curva de pato) o el comportamiento de aceleración de las centrales eléctricas. Por ejemplo, una central eléctrica que alcanza una potencia de salida de 1 MW de 0 MW en 15 minutos tiene una tasa de aumento de 4 MW/h.
Es probable que otros usos de términos como vatios por hora sean errores.
Otras unidades energéticas relacionadas
Varias otras unidades relacionadas con el kilovatio-hora se usan comúnmente para indicar la potencia o la capacidad de energía o el uso en áreas de aplicación específicas.
La producción o el consumo de energía anual promedio se puede expresar en kilovatios-hora por año. Se utiliza con cargas o salidas que varían durante el año pero cuyos totales anuales son similares de un año a otro. Por ejemplo, es útil para comparar la eficiencia energética de los electrodomésticos cuyo consumo de energía varía con el tiempo o la estación del año. Otro uso es medir la energía producida por una fuente de energía distribuida. Un kilovatio-hora por año equivale a unos 114,08 milivatios aplicados constantemente durante un año.
El contenido de energía de una batería generalmente se expresa indirectamente por su capacidad en amperios-hora; para convertir amperios-hora (Ah) a vatios-hora (Wh), el valor de amperios-hora debe multiplicarse por el voltaje de la fuente de alimentación. Este valor es aproximado, ya que el voltaje de la batería no es constante durante su descarga, y porque tasas de descarga más altas reducen la cantidad total de energía que la batería puede proporcionar. En el caso de dispositivos que emiten un voltaje diferente al de la batería, es el voltaje de la batería (normalmente 3,7 V para Li-ion) el que se debe usar para calcular en lugar de la salida del dispositivo (por ejemplo, normalmente 5,0 V para cargadores portátiles USB).). Esto da como resultado que un dispositivo USB de 500 mA funcione durante unas 3,7 horas con una batería de 2500 mAh, no cinco horas.
La unidad de la Junta de Comercio (B.T.U.) es un sinónimo británico obsoleto de kilovatio-hora. El término deriva del nombre de la Junta de Comercio que reguló la industria eléctrica hasta 1942, cuando asumió el Ministerio de Energía. Esto no debe confundirse con una Unidad Térmica Británica (BTU) que es 1055 J.
En India, el kilovatio-hora a menudo se denomina simplemente Unidad de energía. Un millón de unidades, designado MU, es un gigavatio-hora y un BU (mil millones de unidades) es un teravatio-hora.
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