Terza ed ultima puntata della serie di articoli dedicata alla differenza tra potenza ed energia, nozione indispensabile a chi entra nel mondo delle energie rinnovabili, dell’efficienza energetica e degli impianti negli edifici industriali e civili, ma anche a chi deve valutare in quanto tempo si ammortizza un impianto.
Negli articoli precedenti (Link qui 1° Parte e Link qui 2° Parte) abbiamo visto da vicino il concetto di potenza, che nel mondo impiantistico generalmente si esprime in chilowatt (kW), con le sue sfaccettature tra potenza di targa (o nominale) e potenza reale o istantanea (che deve essere misurata).
Oggi passiamo invece ad approfondire il concetto di energia, un compito tutt’altro che facile.
Secondo il fisico americano Richard Feynmann (1918-1988), uno dei padri della fisica quantistica, infatti, “ad oggi la scienza non ha ancora la minima idea di cosa sia l’energia”. Fortunatamente in questo articolo dobbiamo occupaci di questioni molto più pratiche o elementari, quindi non abbiamo la necessità di risolvere i crucci della scienza.
Cos’è l’energia?
Premetto che questo articolo non è un testo di fisica né pretende di esserlo pertanto per spiegare alcuni concetti possiamo permetterci alcune semplificazioni. Il nostro scopo infatti è di dirigere rapidamente la nostra attenzione sulla comprensione di concetti di base degli impianti che producono e consumano energia elettrica. Chiedo quindi pazienza ai “rigoristi” della fisica se adotterò una terminologia molto leggera rispetto ai canoni.
In primo luogo è necessario ricordare che l’energia è, assieme alla materia, uno dei due elementi che caratterizzano l’universo. Anzi, come ci spiega Einstein nella famosa formula E=mc2, energia e materia sarebbero due facce della stessa medaglia. Sono comunque dettagli nei quali fortunatamente non abbiamo bisogno di entrare e per i quali rimando a libri del settore (se ne volete uno molto bello, per tutti, vi consiglio “Il velo di Einstein” di Anton Zeilinger).
Se vogliamo comunque “catalogare” questi due elementi, potremmo dire che la materia ha un ruolo passivo, è inerte, come ad esempio un sasso abbandonato nel greto di un torrente, o la luna in orbita attorno alla terra, mentre l’energia ha un ruolo attivo e permette alla materia di cambiare forma, di spostarsi, di cambiare temperatura, di farla reagire chimicamente, ecc.
Secondo la pagina in inglese di Wikipedia, l’energia è la proprietà quantitativa che deve essere trasferita a un oggetto per poterlo lavorare o riscaldare.
In altri termini anche se non sappiamo esattamente cosa sia l’energia, quantomeno sappiamo che è l’elemento che permette di modificare la materia.
Tante unità di misura equivalenti
L’unità di misura ufficiale dell’energia è il joule, simbolo J, in onore del fisico inglese James Prescott Joule (1818-1889).
Corrisponde al lavoro necessario per spostare di un metro una forza di un Newton, o, in altri termini, è il lavoro richiesto per sollevare una massa di circa 100 grammi (una piccola mela) di un metro.
Storicamente l’energia è stata misurata e calcolata con altre unità di misura. Nelle diverse discipline infatti (termotecnica, meccanica, fisica, elettrotecnica, ecc…) si eseguivano calcoli sull’energia con unità di misura che rispettavano le rispettive esigenze, quindi inizialmente non c’era una grandezza comune.
Ad esempio se dobbiamo misurare l’energia elettrica è comodo usare il chilowattora (simbolo kWh), perché legato direttamente alle unità di misura del mondo elettrico, mentre se dobbiamo esprimere l’energia termica prodotta da una caldaia è più pratico usare le calorie (simbolo cal) basate sulla temperatura dell’acqua.
Infine, se dobbiamo calcolare il lavoro che si deve fare per una azione “meccanica”, come ad esempio sollevare un corpo, è più immediato usare il joule (come per l’esempio della mela qui sopra).
Comunque, aspetto fondamentale, ricordiamoci che i concetti di calore, lavoro ed energia, sono equivalenti.
Non spaventiamoci
E’ possibile convertire le diverse unità di misura dell’energia ?
Certamente sì, ecco alcuni esempi.
| Unità di misura | Equivale a… |
| 1 joule | 1 newton x 1 metro |
| 1 joule | 1 watt x 1 secondo |
| 1 caloria | 4,18 joule |
| 1 chilowattora | 3 600 000 joule |
| 1 BTU (British thermal unit) | 1055 joule |
| 1 BTU | 252 cal |
In giallo ho evidenziato la conversione più direttamente collegata al mondo elettrico.
Aggiungo che inrete si trovano moltissimi siti che ci vengono in aiuto con strumenti che permettono di convertire le unità di misura dell’energia; ad esempio nel sito Oppo.it a questo link trovate un pagina che permette di convertire istantaneamente qualunque numero da una unità di misura ad un’altra, comprese le calorie per uso alimentare!
Conclusione
L’energia che serve per “dare vita” alle nostre cose ed alle nostre case viene consumata a seconda della potenza assorbita dagli utilizzatori. La potenza assorbita (detta anche ipiegata) è un valore istantano e non è quivalente a quella indicata nella targa dell’apparecchio, perchè cambia con le condizioni d’uso, come accade all’automobile a seconda di quanto premiamo sul pedale dall’acceleratore, oppure come accade nell’ascensore a seconda di quanti passeggeri salgono.
Nel mondo degli impianti elettrici, il contatore fa il “lavoro” di sommare istante per istante la potenza assorbita, in modo da rendicontare l’energia che avete consumato in un determinato periodo di tempo, ad esempio in un mese.
Lo stesso calcolo viene eseguito dai contatori che contabilizzano l’energia prodotta da generatori (fotovoltaici, eolici, idrolettrici, ecc), soltanto che qui la potenza istantanea non potete deciderla a piacimento, ma dipende dalla disponibilità della fonte di energia.
Altri articoli in argomento
Il contatore elettrico Bidirezionale (Link qui)
Piccolo esercizio per passare da potenza ad energia e da energia.. a Euro! (Link qui)
Link Utili
https://it.wikipedia.org/wiki/Lavoro_(fisica)
