Elektriciteit kan soms als magie lijken. Draden komen je huis binnen met stroom. Je zet een schakelaar om of drukt op een knop en de lichten gaan aan, de tv wordt wakker of het koffiezetapparaat komt tot leven. Hoe werkt het allemaal?

In het onderstaande artikel wordt uitgelegd hoe elektriciteit werkt, van het aantal watt dat nodig is om uw gloeilampen van stroom te voorzien tot het aantal kilowattuur elektrische energie dat uw nutsbedrijf op uw maandelijkse elektriciteitsrekening registreert.

Wat is een watt?

Een watt (W) is een eenheid van vermogen. Zie macht als 'het vermogen om werk te doen'. Technisch gezien is een watt een meting van energieoverdracht die gelijk is aan één joule per seconde, maar aangezien niemand buiten een laboratorium het woord "joule" heeft geuit sinds de natuurkundeles op de middelbare school, houden we het bij "watt".

Bij elektriciteit is vermogen gelijk aan spanning maal stroomsterkte. Of één watt (W) is gelijk aan één volt (V) maal één ampère (A).

Een goede manier om over elektriciteit na te denken, is dat het veel op water lijkt. Spanning is het duwen, of de druk, en stroomsterkte is de stroom. Bij de bespreking van elektriciteit wordt stroomsterkte ook wel stroom genoemd.

Hoe elektriciteit is als water

Stel je een slang voor met een sproeikop aan het uiteinde. Stel dat het mondstuk drie instellingen heeft: uit, laag en hoog. De waterdruk achter het mondstuk is constant; die druk is als spanning. In de uit-stand is er geen stroom, dus geen stroom.

Zet het mondstuk op "laag", en je hebt kracht! Je hebt de stroomsterkte verhoogd en er stroomt water. De stroom wordt gemeten in gallons per minuut, en om terug te keren naar onze metafoor, die stroom zou het "wattage" zijn.

Zet het mondstuk hoog om de stroomsterkte weer te verhogen en je hebt meer vermogen; meer "wattage".

De stroom van kracht meten

Vasthouden aan de watermetafoor: de stroom die eruit komt is een maat voor de kracht. Richt de slang 10 minuten in een emmer en je vult hem. Het water dat in de emmer stroomde, is als een maat voor de energie die door de slang stroomde.

Een veel voorkomende manier waarop mensen omgaan met watt is via de gloeilamp. Stel dat een gloeilamp van 100 watt zoveel stroom nodig heeft om te gloeien. Als je een lamp van 100 watt een uur aan laat staan, heb je 100 wattuur verbruikt.

Een kilowatt vermogen (kW) is 1.000 watt, dus als je 10 lampen van 100 watt (1 kW lampen) een uur aan laat staan, heb je één kilowattuur (kWh) verbruikt.

Dit is een van de redenen waarom overstappen op gloeilampen met een laag wattage zo'n grote impact kan hebben. Een led-lamp die evenveel licht kan geven als een gloeilamp van 100 watt heeft slechts 14 watt nodig. Dat betekent dat je 10 leds van 14 watt 7,25 uur kunt laten branden en dezelfde hoeveelheid totale energie kunt gebruiken als gloeilampen in een uur.

Watt, kilowatt en kilowattuur: vermogen versus energie

Nogmaals, een watt is een maatstaf voor vermogen, of het vermogen om werk te doen, en een wattuur is een maatstaf voor energie, wat de hoeveelheid werk betekent die gedurende een bepaalde periode is verricht.

Een kilowatt is gewoon duizend watt, en een kilowattuur is een record van een gemiddelde output van duizend watt over een uur.

Een andere manier om na te denken over kracht en energie is een marathonloper. Kracht is als het vermogen om in een bepaald tempo te rennen, en de afstand die de hardloper aflegt, is de hoeveelheid energie die ze hebben gebruikt.

In 2019 voltooide de snelste marathonloper ter wereld een race in bijna precies 2 uur. Dat betekent dat hij voldoende vermogen leverde om constant met ongeveer 13,1 mijl per uur te rennen, en de 26,2 mijl van de marathon is de maatstaf voor de energie die hij gebruikte.

Als we het constante vermogen van de hardloper op ongeveer 300 watt hadden gemeten, zou hij 600 wattuur hebben verbruikt over de 26,2 mijl van de race. Als hij 5 uur met hetzelfde vermogen zou kunnen werken, zou zijn totale energie-output 1500 wattuur of 1,5 kilowattuur zijn.

kW en kWh op uw elektriciteitsrekening

Omdat uw huis overdag elektriciteit gebruikt, draait een meter (of telt digitaal op) om te allen tijde de hoeveelheid stroom die u gebruikt vast te leggen. Deze meting komt neer op een bepaald aantal kWh energieverbruik aan het einde van de maand.

Aan het einde van elke factureringscyclus "leest" het bedrijf uw meter en registreert het een totaal voor energieverbruik. Vervolgens passen ze hun fraaie (en soms uiterst ingewikkelde) berekeningen toe en rekenen ze je een bepaald tarief van centen per kWh aan.

Hoe zonnepanelen uw energiekosten verlagen

Zonnepanelen produceren stroom om uw airconditioner, vaatwasser en andere apparaten en apparaten te laten werken. Zonne-energie verlaagt uw energierekening door elektriciteit te vervangen die u anders bij het nutsbedrijf zou hebben gekocht.

Elektriciteit wordt gecreëerd door zonnepanelen wanneer fotonen van licht elektronen opwekken in één laag van het oppervlak van een paneel. Die geëxciteerde elektronen worden aangetrokken door de andere laag van het paneel en zullen door een geleidende draad reizen om naar de andere kant te gaan. Door die reis door de draden van uw huis te leiden, kan de zonne-elektriciteit worden gebruikt om uw huis van stroom te voorzien.

Elk zonnepaneel heeft de classificatie om een ​​bepaald aantal fotonen om te zetten in elektronen onder de volle zon, d.w.z. een bepaald aantal watt leveren. Het gemiddelde piekvermogen van een zonnepaneel ligt tegenwoordig rond de 340 watt. Een typisch zonnestelsel voor een huis heeft ongeveer 18 van die panelen nodig, voor een totaal nominaal vermogen van ongeveer 6 kW aan vermogen.

We weten dat een zonnepaneelsysteem van 6 kW zoveel stroom kan produceren in de volle zon, maar terwijl de zon de hele dag schijnt, is het technisch gezien alleen 'vol' 's middags. Op andere delen van de dag schijnt de zon lager.

Om terug te keren naar de spanning/stroomsterkte-discussie hierboven: zodra genoeg zon het oppervlak van een zonnepaneel raakt, is de volledige spanning gereed, maar het aantal fotonen dat elektronen opwekt is laag, dus de stroomsterkte (stroom) is laag.

Naarmate de zon opkomt en directer op het paneel schijnt, neemt het aantal aangeslagen elektronen toe tot het maximum of volle zon. Als je overdag naar zonne-energieproductie kijkt, ziet het eruit als een klokkromme met de laagste cijfers bij zonsopgang en zonsondergang en een afgeronde piek in het midden.

Om het gemakkelijker te maken te begrijpen hoeveel energie een zonnepaneel op een gemiddelde dag kan produceren, bedachten mensen die zonne-energie bestuderen het concept van piekzonuren.

Ze kijken naar alle beschikbare zonne-energie op een bepaalde plaats op aarde gedurende een heel jaar, en delen dit door 365 om een ​​gemiddeld aantal uren te krijgen dat de zon vanaf het hoogste punt aan de hemel zou moeten schijnen om zoveel energie te maken .

Stel dat u in een gebied woont met gemiddeld 5 piekzonuren per dag. Uw zonnestelsel van 6 kW zal naar verwachting op een gemiddelde dag ongeveer 30 kWh elektriciteit opwekken. Natuurlijk zijn de meeste dagen niet gemiddeld, dus het is waarschijnlijker dat de productie van uw systeem op een bepaalde dag meer of minder energie zal opleveren, maar zou uitkomen op ongeveer 10.950 kWh per jaar (365 keer 30 kWh/dag).

Als we ons voorbeeld hierboven gebruiken, kan een huis dat 12.000 kWh per jaar nodig heeft, de hoeveelheid elektriciteit die ze van het net krijgen, terugbrengen tot slechts 1.050 kWh.

Hoe uw staat de waarde van zonne-energie beïnvloedt

Elke kWh zonne-energie is gelijk, maar tenzij je een nettometer hebt, worden ze niet allemaal gelijk op je energierekening bijgeschreven.

Nettometing is een regel die ervoor zorgt dat elke kWh zonne-energie het volledige winkeltarief op uw factuur krijgt. Als uw zonnepanelen meer produceren dan uw maandelijkse elektriciteitsverbruik, verdient u een tegoed dat wordt verrekend op de rekening van de volgende maand.

De meeste staten hebben regels voor het meten van netten, maar sommige niet. Zonder volledig winkelkrediet voor de energie die uw zonnepanelen maken, is zonne-energie niet zo financieel voordelig.