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Guida pratica a kW e kWh

 By Luca Longo

Vi è mai capitato di sentire qualcuno che parla di energia e perdervi in un mare di kilowatt (kW) e di kilowattora (kWh)? Spesso anche qualche personaggio autorevole fa confusione fra questi due termini, che in realtà indicano grandezze fisiche completamente diverse. Vediamo di capire un po’…

Nel Sistema Internazionale delle Unità di Misura, l’energia è espressa in joule (J). Un joule è definito come il lavoro necessario per spostare per 1 metro un oggetto che pesa 1 kilogrammo imprimendogli una accelerazione di 1 metro al secondo per secondo. Non importa se compiamo questo lavoro bruciando combustibili, consumando elettricità o semplicemente usando le nostre mani.

KiloWatt

Per compiere questo lavoro possiamo impiegare delle ore, oppure solo pochi secondi. Per questo è importante misurare la potenza, cioè la velocità con cui compiamo questo lavoro. Per quantificarla usiamo i Watt (W). Nel Sistema Internazionale si misura a velocità con cui viene compiuto un lavoro come unità di energia prodotta o consumata nell’unità di tempo, cioè joule al secondo, che corrispondono, appunto a Watt (1 W = 1 J/s).
Nella maggior parte delle applicazioni domestiche e industriali, usare direttamente i Watt è un po’ scomodo. Per questo si sceglie un suo multiplo: il kiloWatt (kW) per le prime, mentre per grandi impianti e centrali elettriche si usano i MegaWatt (MW) o i GigaWatt (GW) (rispettivamente a un milione e un miliardo di W).
Quando scegliamo un fornitore di energia elettrica per casa nostra, stipuliamo un contratto per la fornitura di un certo numero di kW. Se abbiamo firmato un contratto per una utenza elettrica domestica da 3 kW, vuol dire che possiamo prelevare dalla rete elettrica la potenza istantanea che ci serve fino al massimo di 3 kW. Se superiamo il limite contrattuale (di solito è un po’ più alto per tollerare eventuali fluttuazioni) si stacca il teleruttore – il dispositivo limitatore inserito nel contatore elettrico proprio per questo – e rimaniamo al buio. Immaginiamo di avere collegato il frigorifero (con una potenza istantanea di 400 W), il nostro desktop (100 W), la TV (altri 100 W) e la lavatrice (1.400 W). Dobbiamo inserire nel calcolo anche le lampade accese in giro per casa (diciamo altri 200 W). Per ora siamo a 2.200 W o 2,2 kW. Se accendiamo ancora l’asciugacapelli (800 W) arriviamo giusti a 3 kW e non abbiamo nessun problema. Ma se invece ci viene in mente di preparare una torta nel forno – che ha una potenza di 1,4 kW – finisce che rimaniamo al buio e con la torta cruda finché non stacchiamo qualcosa e andiamo a ripristinare il contatore.

KiloWattora

La quota fissa che paghiamo in bolletta ogni bimestre – a parte tasse e balzelli – è legata alla potenza massima disponibile ed è espressa in kW. Ma la quota variabile dipende dall’energia totale che consumiamo in quel bimestre. Quest’ultima è espressa in… kilojoule? Sbagliato, sarebbe troppo semplice. Per rendere le cose un po’ complicate (in realtà per motivi di consuetudine) si è preferito abbandonare il Sistema Internazionale e usare il kiloWattora (kWh).
Il kWh non è altro che la potenza utilizzata in un’ora. Se il nostro forno ha una potenza di 1,4 kW e lo usiamo per un’ora, abbiamo consumato una energia di 1,4 kW x 1 h = 1,4 kWh. Se invece la nostra torta richiede solo mezz’ora di cottura, consumeremo la metà: 700 W. Quando cuociamo un arrosto per due ore consumiamo invece quattro volte di più di prima: 2,8 kWh.
Se sommiamo tutti i consumi di una famiglia italiana media per tutto un anno, arriviamo in media a circa 3.000 kWh, cioè 3 MWh/anno. Per convertire una energia espressa in kWh nei più corretti kilojoule (kJ), basta moltiplicarli per 3600 (il numero di secondi contenuti in un’ora).

Esempio bolletta con potenza istallata e energia consumata nel bimestre (clicca per ingrandire):



 

 

 

 

Se stiamo pensando di installare un impianto fotovoltaico, ci verrà proposto un sistema di pannelli solari da un certo numero di kW; per le utenze domestiche viene suggerito un impianto da 3 kW. Il valore rappresenta la potenza massima erogabile dai pannelli solari in condizioni ottimali standard. Queste sono raggiunte in assenza di nuvole quando il Sole è esattamente perpendicolare alla superficie dei pannelli e l’irraggiamento solare è di 1000 W per m2 e la temperatura delle celle solari è di 25°C.
Le condizioni ideali si verificano raramente. L’orario di inizio e fine della produzione e l’intensità del massimo dipendono dalla latitudine in cui ci troviamo, dalle condizioni atmosferiche, la stagione, l’orientamento e l’inclinazione dei pannelli, la presenza di ombreggiature. Esistono poi dati storici sull’insolazione media di ogni punto della superficie terrestre che possiamo utilizzare per prevedere quanta energia produrrà un certo impianto fotovoltaico con una data potenza massima. Nel nostro Paese, ad esempio, un impianto a pannelli solari della potenza nominale di 1 kW produce da 1.100 (Alto Adige) a 1.500 (Sicilia) kWh di energia all’anno. Naturalmente, in estate il nostro impianto produrrà circa il doppio dell’energia elettrica che genera in inverno.

kWh di energia fotovoltaica prodotti annualmente per un impianto da 1 kW di potenza (globalsolaratlas.info):

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informazioni sull'autore
Luca Longo
Chimico industriale specializzato in chimica teorica. Si occupa di calcolo scientifico da 30 anni. Lavora nella ricerca di nuove tecnologie per l’energia. In tutto quello che fa, ama andare fino in fondo.