UNITA’ DI MISURA
UNITA’ DI MISURA NEL S.I. Le unità di misura sono uno standard per la misurazione di quantità fisiche Esistono diversi sistemi di misura, basati su differenti insiemi di unità di misura fondamentali. Il sistema di misura più diffuso è il Sistema internazionale di unità di misura, solitamente indicato come SI, che è fondato su sette unità base (fondamentali), e in cui tutte le altre unità derivano da queste.
FORZA L'unità di misura della forza nel SI è il newton, definito come:
Tenendo conto del secondo principio della dinamica, possiamo quindi affermare che una forza di 1 N imprime ad un corpo con la massa di 1 kg l'accelerazione di 1 m/s².
JOULE Il joule, nel S.I., è l'unità di misura dell'energia, del lavoro e del calore (per quest'ultimo è spesso usata anche la caloria)
Un joule è il lavoro svolto esercitando la forza di un newton per una distanza di un metro, perciò la stessa quantità può essere riferita come newton metro
ENERGIA - LAVORO - CALORE La misurazione dell'energia permette di prevedere quanto lavoro un sistema è in grado di compiere. Svolgere un lavoro richiede energia, quindi la quantità di energia presente in un sistema limita la quantità massima di lavoro che il sistema può svolgere. Ad esempio nel caso di moto unidimensionale, l'applicazione di una forza per una distanza richiede un'energia pari al prodotto del modulo della forza per lo spostamento.
JOULE Esempio Un uomo spinge oppure tira una cassa per 10 metri. Se la forza applicata è di 45 N ed è parallela allo spostamento, quanto lavoro compie l’uomo ? Si moltiplica l’intensità della forza parallela applicata per lo spostamento e si ottiene il lavoro fatto: L = F ⋅ s = 45 N ⋅ 10 m = 450 J
CALORIA La caloria (o piccola caloria, simbolo cal) è un'unità di misura dell'energia, nata in ambito termodinamico. Viene comunemente definita come la quantità di energia necessaria per elevare da 14,5 a 15,5 °C la temperatura di un grammo di acqua distillata situata a livello del mare
1 J = 0,2388459 cal 1 cal = 4,1867999409 J
CALORE Il calore si misura nel sistema Internazionale in joule. Nella pratica viene tuttavia ancora spesso usata come unitĂ di misura la caloria. A volte si utilizzano anche unitĂ a carattere meramente tecnico, quali kWh o BTU.
ENERGIA - LAVORO - CALORE Si noti, comunque, che non tutta l'energia di un sistema è immagazzinata in forma utilizzabile, in quanto una parte è dispersa sotto forma di calore; quindi, in pratica, la quantità di energia di un sistema, disponibile per produrre lavoro, sarà inferiore di quella totale del sistema. Il rapporto tra l'energia utilizzabile e l'energia fornita da una macchina viene chiamato rendimento. In una conversione di energia il rendimento termodinamico o efficienza termodinamica è il rapporto tra il lavoro meccanico compiuto e l'energia fornita al sistema
WATTORA Wh Il wattora (simbolo W·h, W h oppure Wh) è un'unità di misura dell'energia, definita come l'energia necessaria a fornire una potenza di un watt [W] per un’ora [h]. Non fa parte del sistema internazionale
1Ws=1J 1 Wh Corrisponde a 3,6 kJ ( perché un'ora è composta da 3600 secondi ) .
WATTORA Wh
WATT W Un watt equivale a 1 joule al secondo (1 J/s) ed è equivalente, in unità elettriche, a un volt per ampere (1 V · A, vedi sotto per l'uso in elettrotecnica), o a 1 N · m/s (newton per metri al secondo).
Il watt è una misura di potenza [kWatt]=[kW]=1000 watt=Kilowatt [MWatt]=[MW]=un milione di watt=Megawatt
esempi Una stufa da 1 000 watt (1 kW) accesa per un'ora utilizza un chilowattora (pari a 3,6 megajoule) di energia. Una lampadina da 60 watt accesa per un'ora consuma 0,06 chilowattora di elettricitĂ . Una lampadina da 60 watt accesa per mille ore (200 giorni per cinque ore al giorno) consuma 60 chilowattora di elettricitĂ .
POTERE CALORIFICO Il potere calorifico è la quantità massima di energia che si può ricavare convertendo completamente una massa unitaria di un vettore energetico in condizioni standard. Il potere calorifico superiore (ΔcHso) è la quantità di calore che si rende disponibile per effetto della combustione completa a pressione costante della massa unitaria del combustibile, quando i prodotti della combustione siano riportati alla temperatura iniziale del combustibile e del comburente.
POTERE CALORIFICO Tipicamente, nelle combustioni normali i prodotti della combustione sono rilasciati a temperatura piÚ alta di quella di riferimento del combustibile. CosÏ, una parte del calore teoricamente disponibile si 'disperde' per il riscaldamento dei fumi e, soprattutto, per la vaporizzazione dell'acqua prodotta dalla combustione. Convenzionalmente si definisce potere calorifico inferiore ΔcHio "il potere calorifico superiore diminuito del calore di condensazione del vapore d'acqua durante la combustione".
Trasformazione energia primaria in energia elettrica Gasolio: il suo potere calorifico è attorno ai 40,9 MJ/kg (o 10200 kcal/kg) 1 Kg di gasolio =10.000 kCal 1 kCal=4,2 kJ=4,2 Kilojoule 1 kg di gasolio=10.000*4,2Kj=42Mj=42 Megajoule 860 Kcal=1 kWh 1 Kg di gasolio=10.000 Kcal=10.000/860 kWh=11.62kWh
TEP – Tonnellate equivalenti di petrolio TEP: tonnellata equivalente petrolio. Unità di misura universale di qualunque quantità di energia. Si usa per poter paragonare tra loro quantità di energia diverse, come quelle che si ottengono dal petrolio, dal carbone, dal gas metano, dalla caduta o dal movimento dell'acqua (idroelettrico), dal vento, dalla radiazione del sole, ecc.
L'IEA/OCSE definisce il TEP come equivalente a 41,868 GJ o 11630 kWh Al fine di verificare quanto richiesto dalla legge 10/91 (relativamente all'obbligo di nomina dell'energy manager) il Ministero ha pubblicato nel 1992 la circolare 219/F che fissa le unità di conversione in TEP per i principali combustibili e vettori energetici:
TEP – Tonnellate equivalenti di petrolio
TEP – Tonnellate equivalenti di petrolio L'italiana AutoritĂ per l'energia elettrica e il gas, con la Delibera EEN 3/08 del 20-03-2008 (GU n. 100 del 29.4.08 - SO n.107), ha fissato il valore del fattore di conversione dell'energia elettrica in energia primaria in 0,187 x 10-3 tep/kWh; ai fini del rilascio di titoli di efficienza energetica di cui ai DM 20/07/2004. In altri termini significa aver fissato il rendimento del sistema nazionale di produzione e distribuzione dell'energia elettrica al valore di circa il 46% Ăˆ quindi con questo valore di rendimento di conversione che occorre confrontarsi ogni qualvolta si decida di effettuare interventi volti a migliorare l'efficienza energetica di un sistema-impianto di trasformazione dell'energia.
TEP – Tonnellate equivalenti di petrolio POTERE CALORIFERO INFERIORE CONVEN ZIONALE DEL GREGGIO E DEI PRINCIPALI PRODOTTI PETROLIFERI kcal/kg Petrolio greggio 10,000 G.P.L. 11,000 Benzina 10,500 Gasolio 10,200 Olio combustibile 9,800 Gas naturale 9,200 Carbon fossile 7,400
TEP – Tonnellate equivalenti di petrolio L'IEA/OCSE definisce il TEP come equivalente a 41,868 GJ o 11630 kWh
DM 20.07.2004, ha fissato 1 tep = 41,860 GJ
Petrolio Greggio 10.000 kcal/Kg = 41.860 kJ/kg Essendo 1 kCal = 4,186 kJ 1 Tonnellata = 1.000 kg 1 Tonn Petrolio = 41.860.000 kJ = 41.860 GJ
La Delibera EEN 3/08 del 20-03-2008 (GU n. 100 del 29.4.08 - SO n.107), ha fissato il valore del fattore di conversione dell'energia elettrica in energia primaria in 0,187 x 10-3 TEP/kWh 1 KWh = 3,6 MJ 1 tep = 41,86 GJ 1 tep = 10.000.000 Kcal 1 tep = 11.630 KWh 0,187 / 1.000 * 11.630 = 2,174 = circa 2,18 1 / 2,174 = 0,46 ossia 46% è il rendimento del sistema elettrico nazionale
Per quanto riguarda i rifiuti organici ed inorganici, gli scarti di lavorazione o i prodotti simili adoperati come combustibili, e i fluidi termovettori (ad esempio acqua calda distribuita attraverso reti di teleriscaldamento), l'energia primaria va calcolata con la formule di cui alla tabella seguente.
Nel calcolo delle emissioni di CO2 fossile dei combustibili devono essere utilizzati i fattori di emissione riportati nella tabella seguente (tratta dalla Decisione della Commissione 2001/405/CE).