Měření energie

Měření energie

RNDr. Tomáš Chudoba

 NahoruMěření energie

Jakékoliv výpočty, plány či úvahy budou stát na písku, pokud se nebudete moci opřít o věrohodná měření spotřeby nebo výroby energie. Instalace ověřených a kalibrovaných měřičů je nutnou podmínkou. Mimo to je však velmi užitečné znát další okolnosti související s měřením nejen elektřiny, ale i tepla přenášeného v páře nebo tlakového vzduchu. Například:

• jaký je rozdíl mezi spalným teplem a výhřevností,

• jak měřit energii kalového plynu,

• co je to uklidňovací délka,

• jakou energii nese vlhká pára.

 NahoruElektrická energie

Měření elektrické energie je snad všem důvěrně známé. Současně s sebou nese nejméně neznámých. Množství dodané elektrické energie je součinem výkonu a času. Výkon je pak součinem (efektivní hodnoty) napětí a proudu. Elektroměry na displeji ukazují předanou energii většinou v jednotkách kilowatthodiny [kWh] nebo megawatthodiny [MWh]. Tyto jednotky sice nepatří do soustavy jednotek SI, jsou ale v praxi velmi rozšířené.

Základní jednotkou energie je joule, což je ve skutečnosti výkon jednoho wattu dodávaný po dobu jedné sekundy, tedy 1 J = 1 Ws. Odtud plyne, že:

1 kWh = 1000 × 60 min × 60 sekund = 3 600 000 Ws = 3 600 000 J = 3,6 MJ.

Elektroměry měří s poměrně nízkou relativní chybou (běžně méně něž 0,5 %) a není třeba je často nechávat ověřovat (= kalibrovat).

 NahoruZemní plyn

Jen zdánlivě je měření energie v zemním plynu jednodušší než měření elektrické energie. Vždyť stačí změřit jeho objem "a je to".

Zaprvé musíme mít jistotu, že to, co měříme, je skutečně zemní plyn. Tedy svým složením z více než 90 % metan, zbytek jiné uhlovodíky plus stopy jiných plynů, včetně vodní páry. Dodavatelé zemního plynu jeho přesné chemické složení neuvádějí, ale postupují v souladu s předpisem TPG 901 01, podle nějž používají přepočítací koeficient mezi objemem dodaného plynu a nesenou energií. Zde narážíme na další úskalí:

1. Zemní plyn je... plyn. Tedy skupenství stlačitelné, které mění svou hustotu s teplotou a tlakem. U velkoodběrů plynu je proto součástí plynoměru i teploměr a tlakoměr a skutečně dodaná energie je přepočítávána podle jeho skutečné hustoty. U malých odběrů (domácnosti) se používá paušální přepočítací koeficient.
2. Spalné teplo versus výhřevnost. Toto je již dlouho známý marketingový tah plynařů. Aby to vypadalo, že vám dodávají více energie, než je tomu ve skutečnosti, zahrnují do dodané energie i teplo, které za běžných okolností odchází se spalinami do komína, tedy teplo nesené (nezkondenzovanou) vodní párou.

Stručně: spalné teplo = výhřevnost + teplo ve vodní páře.

Teplo z vodní páry lze získat v tzv. kondenzačním kotli. Neděje se tak samo sebou. Kondenzační kotel musí být napojen na vhodný spotřebič tepla (otopný systém) tak, aby se do kotle vracela poměrně chladná voda a vodní pára mohla v kotli zkondenzovat a předat své teplo. Tento tzv. kondenzační režim však není ani zdaleka běžným provozním stavem.

Shrnuto: setkáváme se se dvěma fintami:

• dodavatelé plynu dodávají na papíře více energie, než je běžný spotřebič schopen využít;

• dodavatelé kondenzačních kotlů tvrdí, že jejich účinnost je (např.) 106 %. Což je fyzikální nesmysl dosažený tím, že pro výpočet energie dodané do kotle použijí výhřevnost, ale kotel (prý) využije i latentní teplo a tedy má účinnost jako perpetuum mobile.

 NahoruTeplo ve vodě

Měření tepla neseného vodou se ani v nejjednodušším případu neobejde bez elektronického členu provádějícího fyzikální výpočty. Co vše musíme měřit:

• objem vody nesoucí teplo (v přívodní trubce),

• objem vody ve zpátečce (skoro vždy předpokládáme, že je stejný jako v přívodu),

• teplotu vody v přívodní trubce,

• teplotu vody ve zpátečce.

Co dělá elektronický člen:

• zjišťuje z průtokoměru objemový průtok [m³/s],

• z teploty a pevně daného tlaku zjistí hustotu vody [kg/m³],

• vynásobením…