4. Sähköteho ja -energia sekä päästöt
Teho kuvaa energian siirtämisen tahtia
Käsitteet haltuun
Kirjoita vihkoosi 1) määritelmä, 2) lyhenne ja yksikkö sekä 3) yhtälö seuraavista
- Sähköteho
- Sähköenergia
Tehon suuruusluokat
Kuinka monta wattia on paljon? Kuinka suuria sähkötehoja eri tilanteissa voi esiintyä?
- Tee alla olevan kuvan mukainen jana vihkoosi
- Katso sivun 245 taulukkoa ja merkitse janalle
- Kodinkoneiden tyypillinen tehon kulutusalue.
- Viihde-elektroniikan tyypillinen tehon kulutusalue.
- Etsi englanninkielisestä wikipediasta sivu ‘Orders of magnitude (power)’
- Merkitse wikipediasta 3 mielenkiintoista teholukemaa janalle oikeaan kohtaan.
Energiamerkintä (energy label)
Tutustutaan kodinkoneiden energiatehokkuuteen ja Energy label -merkintään. Energiamerkintä kertoo laitteen energiankulutuksesta verrattuna muihin samanlaisiin laitteisiin.
- Energiamerkintään tutustuminen
- Mene Gigantin sivuille gigantti.fi
- Valitse jokin kodinkone (esim. televisio)
- Etsi kodinkoneen tuotetiedoista energiamerkintä ja selvitä kaikki tiedot, mitä merkinnästä voi lukea.
- Energiankulutuksen vertailu
- Valitse samasta kodinkoneesta kaksi eri energialuokassa olevaa, vertailukelpoista laitetta ja vastaa kysymyksiin.
- Kuinka paljon vähemmän energiaa tehokkaampi laite kuluttaa verrattuna vähemmän tehokkaaseen? Ilmoita vastaus prosentteina.
- Kuinka monta euroa tämä ero on? Sähkön hinnaksi voidaan arvioida 17 snt/kWh.
Harjoitustehtävät
Tee harjoitustehtävät 6, 7 ja 8
Johdanto: päästölaskentaa Excelillä
Kaikki tekeminen -syöminen, asuminen, liikkuminen- vaatii energiaa ja energiankäytöstä aiheutuu päästöjä. Yhteinen valuutta, jolla eri tekemisiä voidaan verrata keskenään on kilogramma hiilidioksidiekvivalenttia. Selitetään seuraavaksi kaksi tärkeää käsitettä.
Hiilidioksidiekvivalentti (CO2-ekv): usein esimerkiksi ruoasta syntyy sekä metaanipäästöjä että hiilidioksidipäästöjä. Metaani on tehokkaampi kasvihuonekaasu, ja yksi kilogramma metaania vastaa karkeasti 25 kg hiilidioksidia. Eri kaasut voidaan muuntaa vastaaviksi määriksi hiilidioksidia, ja näin saadaan CO2-ekv.
Esim. [[$$ 1 \text{kg CO2} + 1 \text{kg CH4} = 1 \text{kg CO2} + 25 \text{kg CO2-ekv} = 26 \text{kg CO2-ekv} $$]]
Päästökerroin: saman matkan kulkeminen henkilöautolla tai linja-autolla aiheuttaa erimäärät päästöjä. Tätä eroa kuvaa päästökerroin. Liikenteessä päästökerroin kertoo, kuinka monta grammaa hiilidioksidia syntyy kun kuljetaan yksi kilometri -yksikkönä tämä on siis 1 g-CO2/kg. Päästökertoimen yksikkö riippuu tilanteesta:
Esim. Sähköntuotannon päästökerroin on 209 g-CO2/kWh. Yhden hengen talous käytti energiaa 87 kWh marraskuussa. Suorite on 87 kWh ja sen aiheuttama päästö oli [[$$ 209 \text{g-CO2/kWh} \cdot 87 \text{kWh} = 18183 \text{g} = 18 \text{kg}. $$]]
Hiilidioksidiekvivalentti (CO2-ekv): usein esimerkiksi ruoasta syntyy sekä metaanipäästöjä että hiilidioksidipäästöjä. Metaani on tehokkaampi kasvihuonekaasu, ja yksi kilogramma metaania vastaa karkeasti 25 kg hiilidioksidia. Eri kaasut voidaan muuntaa vastaaviksi määriksi hiilidioksidia, ja näin saadaan CO2-ekv.
Esim. [[$$ 1 \text{kg CO2} + 1 \text{kg CH4} = 1 \text{kg CO2} + 25 \text{kg CO2-ekv} = 26 \text{kg CO2-ekv} $$]]
Päästökerroin: saman matkan kulkeminen henkilöautolla tai linja-autolla aiheuttaa erimäärät päästöjä. Tätä eroa kuvaa päästökerroin. Liikenteessä päästökerroin kertoo, kuinka monta grammaa hiilidioksidia syntyy kun kuljetaan yksi kilometri -yksikkönä tämä on siis 1 g-CO2/kg. Päästökertoimen yksikkö riippuu tilanteesta:
- Ruoka-aineissa yksikkönä on 1 kg-CO2/kg eli kuinka paljon hiilidioksidia syntyy, kun tuotetaan yksi kilogramma ruoka-ainetta
- Energiantuotannossa yksikkönä 1 g-CO2/kWh eli kuinka paljon hiilidioksidia syntyy, kun tuotetaan yksi kilowattitunti energiaa.
Esim. Sähköntuotannon päästökerroin on 209 g-CO2/kWh. Yhden hengen talous käytti energiaa 87 kWh marraskuussa. Suorite on 87 kWh ja sen aiheuttama päästö oli [[$$ 209 \text{g-CO2/kWh} \cdot 87 \text{kWh} = 18183 \text{g} = 18 \text{kg}. $$]]
Harjoitus: päästölaskentaa Excelillä
Harjoitellaan taulukkolaskennan käyttöä vertailujen tekemisessä.
1. kirjoita ruoka-aineiden viereen, riville 2 "päästömäärä (g)"
2. Kirjoita sen oikealla puolella olevaan soluun haluamasi päästömäärä.
3. Kirjoita päästömäärän alle kaava, joka laskee, kuinka paljon rivin 3 ruoka-ainetta voi syödä ennen kuin päästöt tulevat täyteen eli jaa päästömäärä ruoan päästökertoimella.
Huomaa dollari-merkki ($) ennen rivinumeroa!
4. Kun olet syöttänyt kaavan, huomaat solun kulmassa pienen neliön. Tämä on automaattitäyttö. Ota siitä kiinni ja vedä alaspäin: kaava kopioituu automaattisesti ja laskee ruokamäärän eri riveiltä.
Liikenteen päästöjen vertailu: kuinka kauas pääset 1 kg hiilidioksidipäästöillä?
Toista yllä olevat vaiheet liikenteelle.
Eri päästösektoreiden vertailu: Kuinka kauas pääset kananmunien päästöillä?
1. Tee päästökerroinrivien alle seuraava taulukko eli kirjoita soluihin seuraavat sanat
3. Valitaan vertailukohteet
Tulkitse luvut suorite-sarakkeessa ja kirjoita johtopäätökset vihkoosi.
4. Toinen energian käyttötilanne on 10 min suihku. Suihkusta tulee lämmintä vettä 24 kW teholla. Nyt kaavat ja vertailukohteet ovat valmiina, joten sinun tarvitsee muuttaa vain vasemmalla olevan laatikon lukuja.
Tulkitse luvut suorite-sarakkeessa ja kirjoita johtopäätökset vihkoosi.
- Lataa päästökerrointaulukko itsellesi päästökertoimet eri lähteistä.xlsx
- Avaa Excel-taulukkolaskenta ja kirjaudu sisään.
1. kirjoita ruoka-aineiden viereen, riville 2 "päästömäärä (g)"
2. Kirjoita sen oikealla puolella olevaan soluun haluamasi päästömäärä.
3. Kirjoita päästömäärän alle kaava, joka laskee, kuinka paljon rivin 3 ruoka-ainetta voi syödä ennen kuin päästöt tulevat täyteen eli jaa päästömäärä ruoan päästökertoimella.
Huomaa dollari-merkki ($) ennen rivinumeroa!
4. Kun olet syöttänyt kaavan, huomaat solun kulmassa pienen neliön. Tämä on automaattitäyttö. Ota siitä kiinni ja vedä alaspäin: kaava kopioituu automaattisesti ja laskee ruokamäärän eri riveiltä.
Liikenteen päästöjen vertailu: kuinka kauas pääset 1 kg hiilidioksidipäästöillä?
Toista yllä olevat vaiheet liikenteelle.
Eri päästösektoreiden vertailu: Kuinka kauas pääset kananmunien päästöillä?
1. Tee päästökerroinrivien alle seuraava taulukko eli kirjoita soluihin seuraavat sanat
- Vasemmalla olevaan rajattuun osaan kerätään halutun energian käyttötilanteen tiedot ja lasketaan aiheutunut päästö.
- Oikealla olevaan taulukkoon kerätään vertailukohteet ja katsotaan, kuinka määrät, joista tulee yhtä suuret päästöt
- Asunnon valot kuluttavat 90 W ja ovat päällä koko illan (arvioi illan kesto itse!)
- Laske käytetty sähkömäärä kilowattitunteina
- Poimi sopiva päästökerroin yläpuolelta
- Laske aiheutunut päästö kuten alla
3. Valitaan vertailukohteet
- Valitse kolme ruoka-ainetta ja kolme liikkumismuotoa vertailuun. Kirjoita niiden nimet vertailukohde-sarakkeeseen.
- Kirjoita niiden päästökertoimet päästökerroin-sarakkeeseen.
- Laske alla olevan esimerkin mukaisesti, kuinka paljon ruokaa voi syödä tai kulkupelillä liikkua jotta siitä tulisi yhtä suuret päästöt kuin asunnon valoista. Esimerkin kaava on =B$64/E61
Tulkitse luvut suorite-sarakkeessa ja kirjoita johtopäätökset vihkoosi.
4. Toinen energian käyttötilanne on 10 min suihku. Suihkusta tulee lämmintä vettä 24 kW teholla. Nyt kaavat ja vertailukohteet ovat valmiina, joten sinun tarvitsee muuttaa vain vasemmalla olevan laatikon lukuja.
Tulkitse luvut suorite-sarakkeessa ja kirjoita johtopäätökset vihkoosi.
Bonustehtävä: puhelimen tehon laskeminen
Laske oman puhelimesi keskimääräinen teho. Lähtötietoina sinun tulee selvittää puhelimesi akun kapasiteetti (mAh) ja käyttöjännite. Käyttöjännitteen voi tarvittaessa lukea laturista. Lisäksi sinun tulee itse arvioida aika, jossa täysi lataus kuluu tyhjiin. Teho saadaan sähköenergian ja ajan avulla.