Czym jest moc prądu i od czego zależy?

Moc prądu (moc elektryczna) jest pracą, jaką wykonuje energia elektryczna w danym okresie (czasie). Jej jednostką jest wat (W). Jej wartość chwilowa może zależeć od aktualnego obciążenia oraz wykonywanej czynności.

Mocą prądu, poprawnie zwaną mocą elektryczną, określamy pracę, jaką wykonuje energia elektryczna w jednostce czasu. W układzie SI jednostką mocy jest wat. Aby obliczyć moc, należy pomnożyć siłę (napięcie elektryczne U) przez rozmiar strumienia elektronów (natężenie prądu elektrycznego I). Moc elektryczną oblicza się z zależności: Moc = napięcie × natężenie [W] (P=U*I). Napięciem elektrycznym (U) nazywamy różnicę potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu bądź pola elektrycznego. Jego jednostką jest volt (V). Natężeniem prądu elektrycznego (I) nazywamy stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu jego przepływu. Jego jednostka to amper (A).

Rodzaje prądu

W technologii fotowoltaicznej mamy do czynienia z dwoma rodzajami prądu elektrycznego: prądem stałym, oznaczanym umownym skrótem DC (ang.Direct Current), oraz prądem przemiennym, oznaczony symbolem AC (ang.Alternating Current). Istnieje również możliwość przekonwertowania (zamiany) prądu stałego na prąd przemienny, a na przemienny trójfazowy, jeśli istnieje zapotrzebowanie na urządzenia wysokiej mocy. Poniżej krótko scharakteryzowano rodzaje prądu.

  • Prąd stały – płynie zawsze w tym samym kierunku, nie zmienia się więc jego biegunowość. Dużą zaletą prądu stałego jest możliwość jego magazynowania, np. w akumulatorze. Tego typu prąd wytwarzają m.in. ogniwa (zwane powszechnie bateriami i zasilające najczęściej układy elektroniczne), a także panele fotowoltaiczne. Zwykle w domowych instalacjach wykorzystujemy prąd stały o napięciu 12 V.
  • Prąd zmienny (przemienny) – mamy z nim do czynienia, gdy elektrony swobodne w przewodzie poruszają się naprzemiennie w jednym lub w drugim kierunku. Zmienia się okresowo biegunowość i wielkość prądu elektrycznego. Prąd i napięcie wzrastają do maksymalnych wartości, po czym spadają do zera i dalej, aż osiągną minimalną wartość. W zależności od częstotliwości generatora zmiany te następują kilka razy na sekundę. Tak wytworzony prąd nazywamy jednofazowym prądem przemiennym. Przyjmuje się, że instalacje elektryczne w naszych domach mają częstotliwość 50 Hz (Hertz), a skuteczna wartość napięcia wynosi 230 V. Dane te są określone w polskiej normie PN-IEC 60038.
  • Trójfazowy prąd przemienny – potocznie nazywany jest siłą. Stosuje się go głównie do zasilania silników trójfazowych oraz maszyn dużej mocy, zwykle przekraczającej 4 kW. Prąd ten jest wytwarzany przez generator trójfazowy, który ma trzy oddzielne uzwojenia rozmieszczone co 120⁰.

Panele fotowoltaiczne produkują prąd stały. Potrzeba przekształcenia prądu stałego w prąd przemienny występuje wtedy, gdy chcemy połączyć instalację paneli z siecią energetyczną albo korzystamy z typowych urządzeń elektrycznych zasilanych z gniazdka. Do zamiany na prąd zmienny wykorzystujemy inwertery ( zwane również falownikami bądź przetwornikami ).

Konwersja prądu stałego na zmienny

Do przekształcania prądu stałego na zmienny w technologii fotowoltaicznej wykorzystuje się inwertery. Muszą one w jak najlepszym stopniu odwzorowywać przebieg kształtu krzywej napięcia przemiennego. W praktyce sprowadza się to do uzyskania 230 V oraz częstotliwości 50 Hz, przy jak najmniejszych stratach.

W technologii fotowoltaicznej stosuje się następujące rodzaje falowników:

  • jedno- lub trójfazowe;
  • wewnętrzne i zewnętrzne;
  • falowniki sieciowe, współpracujące z siecią, bądź wyspowe (tzw. autonomiczne) bez dostępu do sieci energetycznej;
  • łańcuchowe (obsługujące małe instalacje fotowoltaiczne, od 1 do 30 kW) lub centralne (o dużej mocy, przeznaczone do pracy na farmach fotowoltaicznych);
  • transformatorowe (pracują optymalnie, gdy są obciążone w zakresie 20–60%), beztransformatorowe (pracują optymalnie w zakresie 25–100%).

Przykładowe zakresy mocy elektrycznych urządzeń gospodarstwa domowego:

Moc urządzeń gospodarstwa domowego zależy głównie od budowy, która wynika często z samego przeznaczenia sprzętu. Ogrzewacze przepływowe wody z racji bardzo dużego zapotrzebowania moc, mają od 3 do nawet kilkunastu kW (w zależności od wydajności). Sprawia to, że urządzenia tego typu można zakwalifikować do najbardziej energochłonnych. Również w przypadku kuchenki indukcyjnej mamy do czynienia z wysoką mocą, która wynosi od 3 do 10 kW w zależności od liczby aktywnych pól. Przeciętny piekarnik, czajnik lub pralka zużywa od 1 do 3 kW mocy elektrycznej. Zmywarka albo odkurzacz pobiera średnio od 1 do 1,5 kW. W przypadku wyżej wymienionych sprzętów w przeciętnym gospodarstwie domowym mamy do czynienia z największą moc. Poniżej przedstawiono również kilka innych urządzeń:

  • TV – 50–200 W,
  • Komputer stacjonarny – 350–650 W,
  • Laptop – 60–120 W,
  • Mikser – 350–800 W,
  • Mikrofalówka – 700–1200 W,
  • Suszarka do włosów – 1500–2400 W,
  • Żelazko – 1000–2200 W,
  • Robot kuchenny – 800–1500 W,

Przedstawione powyżej moce odnoszą się do chwilowego poboru prądu. Należy jednak pamiętać, że nie wszystkie urządzenia w domu użytkowane są przez dłuższy czas. W przypadku przepływowych ogrzewaczy, czajników elektrycznych, mikrofalówek mamy najczęściej do czynienia z kilkuminutowym poborem mocy. Natomiast korzystanie z piekarnika bądź kuchenki indukcyjnej może wiązać się nawet z kilkudziesięciominutowym okresem działania. Nie warto więc określać zapotrzebowania mocy domowej instalacji z dużym zapasem, gdyż z wysokim poborem mocy mamy do czynienia tylko przez pewien czas. Powinno się wziąć to pod uwagę, wybierając fotoogniwa słoneczne dla naszego domu.

Moc urządzenia a rzeczywisty pobór energii

Moc znamionowa to moc, przy której dane urządzenie pracuje prawidłowo i zgodnie z normami, w tym z zaleceniami producenta. Wartość ta najczęściej umieszczona jest na tabliczce znamionowej, którą przytwierdza się do obudowy urządzenia. Rzeczywiste zużycie energii nie musi odpowiadać mocy znamionowej. W praktyce zależy ono od tego, co dzieje się z urządzeniem, gdy jest obciążone.

    * Pola wymagane

    Dziękujemy za zainteresowanie naszą ofertą, dzięki którejoszczędzisz na rachunkach za prąd i zadbasz o środowisko.

    Twoje zgłoszenie zostało zarejestrowane w naszym systemie. Nasz doradca skontaktuje się z Tobą w celu umówienia bezpłatnego audytu w ciągu 8 dni roboczych.

    Pozdrawiamy ESOLEO

    Zadzwoń
    Kontakt z doradcą

      * Pola wymagane

      Dziękujemy za zainteresowanie naszą ofertą, dzięki którejoszczędzisz na rachunkach za prąd i zadbasz o środowisko.

      Twoje zgłoszenie zostało zarejestrowane w naszym systemie. Nasz doradca skontaktuje się z Tobą w celu umówienia bezpłatnego audytu w ciągu 8 dni roboczych.

      Pozdrawiamy ESOLEO