Unități de energie
Introducere
Unități de bază
Mai multe definiții ale caloriilor sunt acum utilizate în mod obișnuit, inclusiv (2):
| calorii termochimice | 1 cal = 4,184 | J (exact) |
| 15 ° C | 1 cal = 4,1858 | . |
| Calorii internaționale de masă | 1 cal = 4,1868 | J (exact) |
| calorie medie | 1 cal = 4.1900 | . |
Caloriile din tabelul internațional (IT) au fost adoptate în publicațiile Administrației pentru informații energetice din S.U.A. Departamentul Energiei (DOE/EIA) (3) și al Agenției Internaționale pentru Energie a Organizației pentru Cooperare și Dezvoltare Economică (OECD/AIE) (4). Având în vedere importanța acestor publicații, este rezonabil să considerăm caloriile IT ca fiind unitatea preferată pentru discuțiile de producție și utilizare a energiei, dar nu există o practică adoptată universal (a se vedea și discuția despre Btu, mai jos).
Uneori, o versiune cu majuscule, Calorie, este utilizată pentru a indica kilocaloria (kcal). Discutând despre alimente, „caloria”, cu majusculă sau nu, este întotdeauna kilocaloria.
Unitate termică britanică (BTU). Acesta este analogul sistemului englezesc al caloriilor. Pentru ca capacitățile de căldură specifice să fie aceleași, indiferent dacă sunt exprimate în Btu/lb- ° F sau în cal/gm- ° C: 1 Btu = 251.9958 cal.
În ceea ce privește caloriile, există o familie de „Btu” în uz relativ comun, incluzând:
| termochimic Btu | 1 Btu = 1054,35 | . |
| 59 ° F (15 ° C) Btu | 1 Btu = 1054,80 | . |
| International Table Btu | 1 Btu = 1055,06 | . |
| înseamnă Btu | 1 Btu = 1055,87 | . |
Din nou, unitatea IT este cea utilizată în publicațiile DOE/EIA.
Kilowatt-oră (kWh). Kilowatt-ora este o unitate standard de producție și consum de energie electrică. Prin definiție, menționând că 1 kilowat = 1000 wați:
1 kWh = 3,6 x 10 6 J (exact).
Relația dintre kWh și Btu depinde de care este utilizat "Btu". Este comun, deși nu universal, să se utilizeze echivalența:
1 kWh = 3412 Btu.
Aceasta corespunde tabelului internațional Btu. [Mai precis, 1 kWh = 3412,14 Btu (IT).]
Unități pe scară largă. În descrierea bugetelor energetice naționale sau globale, este o practică obișnuită să se utilizeze unități pe scară largă bazate pe joule, Btu și kWh:
Exajoule (EJ): 1 EJ = 10 18 J Quadrillion Btu (quad): 1 quad = 10 15 Btu = 1,055 EJ Terawatt-an (TWyr): 1 TWyr = 8,76 x 10 12 kWh = 31,54 EJ = 29,89 quad
Factori și unități de conversie bazate pe sursă
Având în vedere variațiile mari ale conținutului de căldură real al combustibililor, în special al petrolului și cărbunelui, este obișnuit să se introducă un echivalent energetic nominal care să reflecte un conținut energetic tipic al combustibilului dat, dar care să fie decuplat de variațiile care apar în combustibilii reali. Echivalentul energetic poate fi considerat a fi o unitate de energie alternativă, legată precis de unități precum joul, calorii sau Btu. Echivalentele energetice pentru petrol și cărbune sunt discutate în paragrafele următoare de mai jos și sunt enumerate în Tabelul 1.
Factori de conversie pentru petrol. Conținutul de căldură al țițeiului din diferite țări variază de la aproximativ 5,6 milioane Btu (MBtu) pe baril la aproximativ 6,3 MBtu (5). Conținutul de căldură al produselor petroliere tipice variază și mai mult (a se vedea tabelul 1). Un factor de conversie nominal este uneori utilizat pentru un baril de țiței, care este aproape de conținutul său mediu de energie real:
1 baril echivalent petrol = 5,80 MBtu.
Cu această definiție, se poate stabili o corespondență între milioane de barili de petrol pe zi (Mbd) și quad-uri pe an:
1 Mbd = 0,0058 x 365 = 2,12 quad/an.
care este uneori rotunjit la: 1 Mbd = 2 quad/an.
O echivalență energetică pentru petrol poate fi, de asemenea, specificată în termeni de energie pe tonă (tonă). [Pentru petrol, spre deosebire de cărbune, masa este specificată de obicei în tone chiar și în S.U.A. literatură (5).] Numărul de barili de țiței pe tonă variază foarte mult, în funcție de sursă. Pentru 1993, EIM a raportat valori care variază de la mult sub 7 barili/tonă pentru unele țări de origine la peste 8 barili/tonă pentru altele (5). Pentru Statele Unite, media a fost de 7,33 barili/tonă. Această medie, împreună cu echivalența nominală de 5,8 MBtu/bbl, corespunde unui conținut de căldură pentru țiței de 42,5 MBtu/tonă.
Există definiții diferite în literatura de specialitate a tonă de echivalent petrol (deget de la picior). În publicațiile OECD/IEA este setat egal cu 10,0 kcal (IT) (4), în timp ce în alte publicații este setat egal cu 10,7 x 10 6 kcal (termochimic) [de exemplu, Ref. 6]. Aceste alegeri corespund, respectiv, cu:
1 picior = 1,00 x 10 10 cal (IT) = 41,868 GJ = 39,68 MBtu (IT)
1 picior = 1,07 x 10 10 cal (termochimic) = 44,769 GJ = 42,46 MBtu (termochimic).
În tabelele OECD/AIE, megatonă de echivalent petrol (Mtoe), egal cu 4.1868 x 10 16 J, este folosit ca unitate generală pentru a descrie conținutul de energie al tuturor combustibililor. O unitate mai mare corespunzătoare, gigatonne de petrol echivalent (Gtoe) poate fi legat de exajoule și quad:
1 Gtoe = 41,868 EJ = 39,68 quad.
Factorii de conversie pentru cărbune. Cantitățile de cărbune sunt descrise atât în tone scurte, cât și în tone metrice. Conținutul de căldură variază foarte mult între țări, în medie sub 10 MBtu/tonă pentru unele regiuni și până la aproximativ 30 MBtu/tonă pentru altele, unde conținutul scăzut de căldură corespunde unei fracțiuni mari de lignit (5). Pentru Statele Unite în 1995, media a fost de 20,9 MBtu/tonă (3).
Într-o specificație destul de larg utilizată a unei valori nominale, conținutul de energie de 1 tone de cărbune echivalent este setat egal cu 7 x 10 9 calorii [de exemplu, Ref. 6]. Apoi, la un nivel de precizie care face ca alegerea particulară a „caloriilor” să fie irelevantă: