Un kilovatio-hora ( símbolo de unidad : kW⋅h o kW h ; comúnmente escrito como kWh ) es una unidad de energía no perteneciente al SI equivalente a 3,6 megajulios (MJ) en unidades SI, que es la energía entregada por un kilovatio de potencia para una hora. Los kilovatios-hora son una unidad de facturación común para la energía eléctrica suministrada por las empresas eléctricas . Los prefijos métricos se utilizan para múltiplos y submúltiplos de la unidad básica, el vatio-hora (3,6 kJ).
El kilovatio-hora es una unidad compuesta de energía equivalente a un kilovatio (kW) sostenido durante (multiplicado por) una hora. Expresado en la unidad estándar de energía del Sistema Internacional de Unidades (SI), el julio (símbolo J), equivale a 3.600 kilojulios o 3,6 MJ. [1] [2]
Una representación ampliamente utilizada del kilovatio-hora es "kWh", derivada de las unidades que lo componen, kilovatio y hora. Se utiliza comúnmente en la facturación de la energía entregada a los consumidores por parte de las compañías de servicios eléctricos , y en publicaciones comerciales, educativas y científicas, y en los medios de comunicación. [3] [4] También es la representación unitaria habitual en la ingeniería eléctrica. [5] Esta representación común, sin embargo, no cumple con la guía de estilo del Sistema Internacional de Unidades (SI). [6]
Se pueden encontrar otras representaciones de la unidad:
La hora es una unidad de tiempo que figura entre las unidades no pertenecientes al SI aceptadas por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas para su uso con el SI. [6] Por lo tanto, su combinación con el kilovatio, una unidad estándar del SI, está permitida dentro de la norma. [ dudoso ]
Un calentador eléctrico que consume 1000 vatios (1 kilovatio) y funciona durante una hora utiliza un kilovatio-hora de energía. Un televisor que consume 100 vatios y funciona continuamente durante 10 horas consume un kilovatio-hora. Un aparato eléctrico de 40 vatios que funciona continuamente durante 25 horas consume un kilovatio-hora.
La energía eléctrica normalmente se vende a los consumidores en kilovatios-hora. El coste de funcionamiento de un dispositivo eléctrico se calcula multiplicando el consumo de energía del dispositivo en kilovatios por el tiempo de funcionamiento en horas y por el precio por kilovatio-hora. El precio unitario de la electricidad cobrado por las empresas de servicios públicos puede depender del perfil de consumo del cliente a lo largo del tiempo. Los precios varían considerablemente según la localidad. En Estados Unidos, los precios en diferentes estados pueden variar hasta un factor de tres. [11]
Mientras que a las cargas de clientes más pequeñas generalmente se les factura solo por la energía, los servicios de transmisión y la capacidad nominal, los consumidores más grandes también pagan por el consumo máximo de energía, la mayor potencia registrada en un tiempo bastante corto, como 15 minutos. Esto compensa a la compañía eléctrica por mantener la infraestructura necesaria para proporcionar la energía máxima. Estos cargos se facturan a medida que cambia la demanda. [12] Los usuarios industriales también pueden tener cargos adicionales según el factor de potencia de su carga.
La producción o el consumo de energía principal a menudo se expresa en teravatios-hora (TWh) para un período determinado que suele ser un año calendario o un año financiero . Un año de 365 días equivale a 8.760 horas, por lo que, en un período de un año, la potencia de un gigavatio equivale a 8,76 teravatios-hora de energía. Por el contrario, un teravatio-hora equivale a una potencia sostenida de unos 114 megavatios durante un período de un año.
En 2020, el hogar promedio de Estados Unidos consumía 893 kWh al mes. [13]
En términos de fuerza humana , un trabajador manual masculino, adulto y sano, realiza un trabajo equivalente a aproximadamente medio kilovatio-hora en una jornada de ocho horas. [14]
Para convertir una cantidad medida en una unidad de la columna de la izquierda a las unidades de la fila superior, multiplique por el factor en la celda donde se cruzan la fila y la columna.
Todos los prefijos del SI se aplican comúnmente al vatio-hora: un kilovatio-hora equivale a 1000 Wh (kWh); un megavatio-hora equivale a 1 millón de Wh (MWh); un milivatio-hora es 1/1000 Wh (mWh), y así sucesivamente. Los proveedores de energía eléctrica suelen utilizar el kilovatio-hora para facturar, ya que el consumo de energía mensual de un cliente residencial típico oscila entre unos pocos cientos y unos miles de kilovatios-hora. Los megavatios-hora (MWh), los gigavatios-hora (GWh) y los teravatios-hora (TWh) se utilizan a menudo para medir grandes cantidades de energía eléctrica para clientes industriales y en la generación de energía. Las unidades de teravatios-hora y petavatios-hora (PWh) son lo suficientemente grandes como para expresar cómodamente la generación anual de electricidad de países enteros y el consumo mundial de energía .
Un kilovatio es una unidad de potencia (tasa de flujo de energía por unidad de tiempo). Un kilovatio hora es una unidad de energía. El kilovatio por hora sería una tasa de cambio del flujo de energía con el tiempo.
El trabajo es la cantidad de energía transferida a un sistema; La potencia es la tasa de entrega de energía. La energía se mide en julios o vatios-segundos . La potencia se mide en vatios o julios por segundo .
Por ejemplo, una batería almacena energía. Cuando la batería entrega su energía, lo hace a una determinada potencia, es decir, la velocidad de entrega de la energía. Cuanto mayor sea la potencia, más rápido se entregará la energía almacenada en la batería. Una mayor potencia de salida hará que la energía almacenada en la batería se agote en un período de tiempo más corto.
La producción y el consumo de energía eléctrica a veces se informan anualmente, en unidades como megavatios-hora por año (MWh/año), gigavatios-hora/año (GWh/año) o teravatios-hora por año (TWh/año). Estas unidades tienen dimensiones de energía dividida por el tiempo y, por tanto, son unidades de potencia. Se pueden convertir a unidades de potencia SI dividiéndolas por el número de horas de un año, aproximadamente8760 h/año .
Por tanto, 1 GWh/año = 1 GWh/8760 h ≈114,12 kilovatios .
Muchas unidades compuestas para diversos tipos de tasas mencionan explícitamente unidades de tiempo para indicar un cambio en el tiempo. Por ejemplo: millas por hora, kilómetros por hora, dólares por hora. Las unidades de potencia, como el kW, ya miden la tasa de energía por unidad de tiempo (kW= kJ / s ). Los kilovatios-hora son un producto de la potencia y el tiempo, no una tasa de cambio de la potencia con el tiempo.
Watts por hora (W/h) es una unidad de cambio de potencia por hora, es decir, una aceleración en la entrega de energía. Se utiliza para medir la variación diaria de la demanda (por ejemplo, la pendiente de la curva de pato ) o el comportamiento de aceleración de las centrales eléctricas . Por ejemplo, una central eléctrica que alcanza una potencia de salida de1 MW de0 MW en 15 minutos tiene una tasa de aceleración de4 MW/h .
Es probable que otros usos de términos como vatios por hora sean errores. [15] [16]
Varias otras unidades relacionadas con el kilovatio-hora se usan comúnmente para indicar potencia o capacidad de energía o uso en áreas de aplicación específicas.
La producción o el consumo de energía anual promedio se puede expresar en kilovatios-hora por año. Se utiliza con cargas o producciones que varían durante el año pero cuyos totales anuales son similares de un año a otro. Por ejemplo, es útil comparar la eficiencia energética de electrodomésticos cuyo consumo de energía varía con el tiempo o la estación del año. Otro uso es medir la energía producida por una fuente de energía distribuida. Un kilovatio-hora por año equivale a unos 114,08 milivatios aplicados constantemente durante un año.
El contenido energético de una batería suele expresarse indirectamente por su capacidad en amperios-hora ; Para convertir amperios-hora (Ah) a vatios-hora (Wh), el valor de amperios-hora debe multiplicarse por el voltaje de la fuente de energía. Este valor es aproximado, ya que el voltaje de la batería no es constante durante su descarga y porque velocidades de descarga más altas reducen la cantidad total de energía que la batería puede proporcionar. En el caso de dispositivos que emiten un voltaje diferente al de la batería, es el voltaje de la batería (normalmente 3,7 V para Li-ion ) el que se debe utilizar para calcular en lugar de la salida del dispositivo (por ejemplo, normalmente 5,0 V para cargadores portátiles USB) . ). Esto da como resultado un dispositivo USB de 500 mA funcionando durante aproximadamente 3,7 horas con una batería de 2500 mAh, no cinco horas.
La unidad de la Junta de Comercio (BTU) [17] es un sinónimo obsoleto de kilovatio-hora en el Reino Unido. El término deriva del nombre de la Junta de Comercio que reguló la industria eléctrica hasta 1942, cuando asumió el Ministerio de Energía . [18] Esto no debe confundirse con una unidad térmica británica (BTU), que es de 1055 J.
En la India, el kilovatio-hora a menudo se denomina simplemente unidad de energía. Un millón de unidades, denominado MU , es un gigavatio-hora y una BU (mil millones de unidades) es un teravatio-hora. [19] [20]
La referencia [4: ISO 31-0] sugiere que si se utiliza un espacio para indicar unidades formadas por multiplicación, el espacio puede omitirse si no causa confusión.
Esta posibilidad se refleja en la práctica común de utilizar el símbolo kWh en lugar de kW⋅h o kWh para el kilovatio-hora.
Sin embargo, esta Guía adopta la posición de que siempre se debe utilizar un punto medio alto o un espacio para evitar posibles confusiones;
Con demasiada frecuencia escucho a la gente decir algo como... "vatios por hora"...
Vatios por hora.
Esta frase sin sentido encabeza mi lista de cosas que me molestan en términos de terminología eléctrica.