Energie a peníze.

E = energie, t = čas, Q = náboj,
I = proud, U = napětí, P = výkon
E = U Q E = U cdot Q  [Joule; Volt, Coulomb]
Q = I t Q = I cdot t  [Coulomb; Ampér; sekunda]
E = U I t E = U cdot I cdot t  [Joule; Volt, Ampér, sekunda]
P = U I P = U cdot I  [Watt; Volt, Ampér]
E = P t E = P cdot t  [Joule; Watt, sekunda]

Zjednodušeno.

Vztahy.

Elektrický náboj Q v jednotce C (kůlomb): 
	1 A·s = 1 A · 1 s = 1 C ; 
	1 A·h = 1 A · 3 600 s = 3 600 C ; 
	1 mA·h = 0,001 A · 3 600 s = 3,6 C .  
Energie E v jednotce J (džaul): 
	1 W·s = 1 W · 1 s = 1 J ; 
	1 W·h = 1 W · 3 600 s = 3 600 J = 3,6 kJ ; 
	1 kW·h = 1 000 W · 3 600 s = 3 600 000 J = 3,6 MJ . 

Na základě dotazů, pro představu jak se co značí, co je co a čeho je kolik, se pokusím přiblížit několika příklady v následujících odstavcích. Co je to Kapacita (článků nebo baterií) | Slovníček a pojmy | Abeceda baterií a akumulátorů. Vztah práce a energie podle Práce (fyzika) – Wikipedie: „Práce je také fyzikální veličina s rozměrem a jednotkou stejnými jako energie. Velikost práce souvisí se změnou energie – je rovna velikosti přeměněné/předané energie … “. ... Zákon zachování energie – Wikipedie: „… energii nelze vyrobit ani zničit, ale pouze přeměnit na jiný druh energie. “. prace_energie.pdf; Mechanická práce a výkon | 1/10 Energie | Fyzika | Onlineschool.cz - YouTube.

Tužkový článek (primární článek jakoby jednorázový palivový článek), ten lepší alkalický, má kapacitu elektrického náboje cca 2 ampérhodiny, tedy 7 200 kůlombů a jmenovité napětí 1,5 voltu a může tak dodat až 10 800 džaulů energie, což jsou 3 watthodiny nebo-li 0,003 kilowatthodiny. Zaplatíme-li za tužkový článek například 8,- CZK, je to 8 CZK za 0,003 kWh energie, tedy 8 CZK děleno 0,003 kWh je nepěkných 2 667 CZK za kilowatthodinu.

U elektromobilů se uvažuje spotřeba energie 250 Wh/míli = 156,25 Wh/km, takže 3 Wh v tužkovém článku stačí na ujetí cca 19 metrů a na ujetí 100 km potřebujeme energii 156,25 · 100 = 15 625 Wh = 15,625 kWh, což odpovídá 5 208 tužkovým článkům. Tužkové články za 8 CZK vedou na cenu 5 208 · 8 = 41 667 CZK za ujetých 100 km, nebo-li 417 CZK za kilometr. Taxík za 28 CZK/km tedy vyjde levněji, než elektromobil na tužkové články LR6. Mj. hmotnost 5 208 článků LR6 je cca 120 kg; benzínu by stačilo necelých 5 kg. Vzduchovka vystřelí střelu diabolku o hmotnosti 0,5 g rychlostí 250 m/s = 900 000 m/h = 900 km/h; pak kinetická energie střely je Ek = ½ · m · v2 = ½ · 0,000 5 · 2502 = 15,625 J = 15,625 Ws = 0,004 3 Wh. Tužkový článek obsahuje energie pro vystřelení 10 800/15,625 = 691 diabolky, samozřejmě při teoretické 100% účinnosti nějaké takové hypotetické „elektrické vzduchovky“. Útočná puška Sa vz. 58nábojem 7,62 vz.43 udělí střele kinetickou energii Ek = ½ · 0,008 · 7102 = 2 016,4 J = 0,560 Wh. Tužková baterie obsahuje energie nejméně pětinásobek; jeden zásobník jako šest tužkovek.

Elektrický náboj vs. energie uložená v akumulátoru 12 V
Q
[Ah]
E
[Wh]
4,554
8,096
9,0108
12,0144
14,0168
20,0240
26,0312
33,0396
35,0420
40,0480
44,0528
45,0540
50,0600
55,0660
65,0780
75,0900
85,01 020
100,01 200
120,01 440
150,01 800
200,02 400
250,03 000
400,04 800
500,06 000

V automobilu je použit startovací olověný akumulátor schopný pojmout např. 55 Ah = 198 000 C elektrického náboje, tedy při jmenovitém napětí 12 V uložit až 12 V · 55 Ah = 660 Wh = 0,66 kWh energie. Při startu trvajícím 10 sekund startér odebírá proud až 100 A, tedy spotřebuje náboj 1 000 As = 1 000 C = 0,28 Ah a energie spotřebuje 0,28 Ah · 12 V = cca 3,3 Wh, což je díl 3,3 660 = 0,5 100 = 0,005 = 0,5 % {3,3} over {660} ~=~ {0,5} over {100} ~=~ 0,005 ~=~ 0,5% z 660 Wh energie teoreticky uložené v akumulátoru. Automobilistu více trápí velký vnitřní odpor (nedostatečná startovací schopnost) akumulátoru jež brání dodat žádaný proud do startéru, než jeho klesající schopnost pojmout dostatek energie, ale také nelze pominout závislost, že více vybitému akumulátoru stoupá vnitřní odpor. Parkovací osvětlení používá 4 žárovky po 5 W = 20 W spotřeby. Tuto pokryje akumulátor po dobu až 660 Wh ÷ 20 W = 33 hodin. Výstražná světla 4× 21 W + 2× 5 W + 4 W = 98 W vydrží z téhož akumulátoru při blikání 1:1 až cca 2× 6,7 hodiny. Tlumená světla 2× 55 W + 2× 5 W + 4 W = 124 W vydrží až cca 5 hodin. Zde je nutné připomenout, že startovacímu akumulátoru jisto jistě hluboké vybíjení vůbec nesvědčí, a elektrochemie akumulátorů, že je velmi spletitá.

zdroji nepřerušovaného napájení (UPS) konfekčního provedení je většinou jeden akumulátor o napětí 12 V s kapacitou 9 Ah. Uložená energie je tedy 12 V · 9 Ah = 108 Wh. Jiná UPS s třemi akumulátory 6V/4,5Ah disponuje energií 3 · (6 V · 4,5 Ah) = 81 Wh; s čtyři akumulátory 108 Wh. V baterii uložených 108 Wh energie prochází přes měnič s účinností např. 80%, takže na výstupu UPS je k dispozici 108 · 80% = 86,4 Wh. Počítačová sestava připojená k výstupu UPS má příkon 80 W a spotřebuje 86,4 Wh energie za 86,4 Wh ÷ 80 W = 1,08 hodiny = 1:04:48. Baterie je tak dobrá, jak dobrý je její nejslabší článek, baterie zcela vybíjená vydrží jen málo cyklů nabít/vybít, bude mít krátkou životnost. Využije-li se jen polovina jmenovité kapacity baterie, bude doba zálohování dané sestavy jen cca 30 minut.

Baterie akumulátorů pro notebook je složena z Li-xx článků. Jsou sériově spojené tři dvojice paralelních článků (3S2P), každý o napětí 3,7 V a kapacitě náboje 2 A·h. Napětí baterie je 3 · 3,7 V = 11,1 V. Jedna dvojice paralelních článků pojme 2 · 2 Ah = 4 Ah elektrického náboje. Baterie skladuje energii (= napětí krát náboj) (3 · 3,7 V) · (2 · 2 Ah) = 44,4 Wh.

Kilogram vody se ohřeje o jeden stupeň Celsia dodáním energie 1 kilokalorie což je cca 4 200 džaulů = 1,17 watthodiny (Měrná tepelná kapacita – Wikipedie). Při lékařském vyšetření na ergometrii (šlapání na kole), dosáhnou i slabší jedinci výkonu 100 wattů, to stráví jedna stovka žárovka a šlapat nepřetržitě třeba hodinu, žádná sranda: elektriky jen za padesátník, ale teoreticky při účinnosti 100% by z toho litr, tedy kilogram vody mohl vařit: E = 1 kg ⋅ 4 200 J⋅kg−1⋅K−1 ⋅ +90 K = 378 000 J = 105 Wh. Dělat za minimální mzdu (90,50 CZK/h v roce 2021) hodinu, mám na nákup cca 16 kWh, nebo si ekologicky vyšlapat 0,1 kWh a příjemně strávit čas? Nebo: jídlem bychom měli přijmout za den přibližně 2 150 kilokalorií = 9 001,62 kilojoulů ≈ 2,5 kilowatthodiny. Přitom 2,5 kilowatthodiny elektřiny ze zásuvky je za cca 13 korun, což je devět minut práce za minimální mzdu. Elektřinu (ropu, zemní plyn …) ale netrávíme; jídlo je komplexnější proces s mnoha úkoly, přináší tělu nejen energii, ale i živiny, potěchu ducha aj. Výdaje za jídlo musíme kalkulovat jinak viz např. 02.11.2020 Spotřební výdaje domácností - 2019 | Kurzy.cz, Vzorový měsíční rozpočet mladého zaměstnaného - Investujeme.cz. Různé informační prameny uvádí výdaje za jídlo ve výši cca 3 000 CZK na hlavu a měsíc (rok 2020). Stravné na pracovní cestě je 100 až 200 korun.

Sběrnice USB nabízí možnost distribuce napájení viz např. Powering electronics from the USB port - slyt118.pdf. Specifikace USB se v tomto směru stále vyvíjí viz USB Charger (USB Power Delivery) | USB-IF. Je ale třeba ostražitě sledovat průřezy vodičů kabelů. V praxi se přirozeným vývojem dospělo k použití konektorů USB 2.0 micro, USB-C, USB mini, na nabíjených zařízeních také pro připojovaní nabíječek. Například pro mobilní telefony a podobná přenosná zařízení se stalo de facto standardem. Standardizace v technických oborech je veskrze užitečná, ale laik se diví a odborník žasne nad touto zbytečností: EU je o krok blíže k zavedení jednotné nabíječky | Zpravodajství | Evropský parlament; Jednotná nabíječka: Poslanci usilují o snížení množství elektronického odpadu | Zpravodajství | Evropský parlament; Blbost jednotné nabíječky je ohromující. Komentář Štěpána Chába | Krajské listy.cz. Výstižný popis reality kolem napájení přes USB je v příspěvku 'Re: Napití USB-C' z konference HW-list viz Archiv konference Hw-list. K zboží typu „USB Heated Gloves for Women & Men“ se stavím velmi nedůvěřivě.

Energii obsaženou v „systému“ lze vztáhnout k jiné vlastnosti tohoto systému, např. k objemu, nebo hmotnosti. Příklad porovnání množství energie v jednotce hmotnosti (Specific energy - Wikipedia) různých paliv a akumulátorů (zpracováno podle KalorickéTabulky.cz - kalorické hodnoty potravin, kj, kalorie, Letní sporty na hubnutí - Kalorické tabulky a dalších zdrojů na Internetu):

    vepřová šunka 96%               452 kJ / 100 g  =  1,256 kWh/kg               180,00 CZK/kg ÷ 1,256 kWh/kg = 143,31 CZK/kWh 
    rohlík bílý                   1 262 kJ / 100 g  =  3,506 kWh/kg                58,00 CZK/kg ÷ 3,506 kWh/kg =  16,58 CZK/kWh
    chléb domácí Lidl             1 105 kJ / 100 g  =  3,069 kWh/kg                35,00 CZK/kg ÷ 3,069 kWh/kg =  11,40 CZK/kWh
    brambory vařené bez slupky      354 kJ / 100 g  =  0,983 kWh/kg                10,00 CZK/kg ÷ 0,983 kWh/kg =  10,17 CZK/kWh
    zelí kysané dušené              358 kJ / 100 g  =  0,994 kWh/kg 
    vepřové maso pečené libové      800 kJ / 100 g  =  2,222 kWh/kg 
    ORION GRANKO Exclusive 
     (65% cukru)                  1 664 kJ / 100 g  =  4,622 kWh/kg               264,50 CZK/kg ÷ 4,622 kWh/kg =  57,23 CZK/kWh
     Ano, v porovnání s TNT je cukr bomba. Energetická bomba pro organismus.  
    
    olověná baterie VARTA BLUE 
     Dynamic 44Ah 12 V B18           528 Wh / 12 kg =  0,044 kWh/kg 
    saft-ferak NiCd článek
     KPL 40P                         48 Wh / 1,9 kg =  0,025 kWh/kg 
    Lithium-ion battery                            cca 0,200 kWh/kg   
    primární alkalický článek LR6       3 Wh / 23 g =  0,13  kWh/kg
      
    benzín                                        cca 12,900 kWh/kg ~ 9,03 kWh/l   26,90 CZK/l  ÷ 9,03  kWh/l  =   2,98 CZK/kWh 

                                       benziňák (6 litrů na 100 km)  →   1 nádrž = 45 litrů ~ 405 kWh ~  32 kg ~ 750 km
                                       elkára   (250 Wh na 1 míli)   →                      ~ 117 kWh ~ 585 kg ~ 750 km
                                       Nissan LEAF (2. díl): …  a zkušenosti z provozu

    střelný prach                   302 kJ / 100 g  =  0,837 kWh/kg 
    Ekvivalent TNT              4 184 MJ / 1 000 kg =  1,162 kWh/kg 
    dřevo suché, výhřevnost                            4,2   kWh/kg
    zemní plyn (NG natural gas)      ≈ 39 MJ / 1 m³ ≈ 13,5   kWh/kg  (+ ≈ 9,5 m³ vzduchu) 
        (0,8 kg/m³ při T = 0 °C a p = 1 013,25 hPa, Zemní plyn - spalné teplo a další vlastnosti - TZB-info) 
    
    příklady skutečných plateb za elektřinu z distribuční sítě: 
     • období 2020 až 2021, sazba D02, byt, konečná cena                                                          6,28 CZK/kWh
     • období 2020 až 2021, sazba D02, dům, konečná cena                                                          6,56 CZK/kWh
     • období 2020 až 2021, sazba D25, dům, konečná cena                                                          5,28 CZK/kWh

    jiná paliva viz Výhřevnosti paliv - TZB-info

Ano, současné elektrické akumulátory nejsou žádný zázrak. Výkonná, malá, lehká a levná elektrická baterie je stále v nedohlednu. Nějaké představy jsou, soudobé baterie se už nafukují a někdy i chytí plamenem, ale pořád to není ono, pořád se učíme. Také glorifikovaná fotovoltaika, vlastně všechny OZE (Občasné Zdroje Energie) mají svá „ale“ ve směsi pravd, přání, nátlaku, polopravd i vyložených lží. Vývoj si půjde svou cestou a určitě přinese zajímavá řešení motorů (ne elektrických), elektrických palivových i primárních článků a akumulátorů, navzdory pomateným představám politiků a filozofů cirkusu (Die Anstalt - S03E05 - Grand Hotel Euro…), EU i imperátorům světa i dalším otřesným nápadům třeba Elektrický tank jako budoucnost NATO. Aliance chce „zelenou“ armádu do roku 2050 - Echo24.cz", KOMENTÁŘ: Jsou ekologické tabulky nadřazeny životům vojáků v bojové situaci? | SECURITY MAGAZÍN.

Současný podzim léta páně 2021 je cenově neklidný, jak vidno na stránkách Komodity | Kurzy.cz nebo Spotová referenční cena pro plyn - Power Exchange Central Europe, a. s. Denní trh - Spot Market Index a kurzy devizového trhu podle ČNB, takže výše uvedené ceny možná již neplatí.

Prožili jsme se do léta roku 2022, současné ceny energií stoupají, překonali i špičkové ceny na konci loňského roku. Zeměpán to řeší s žádným efektem: KOMENTÁŘ: Kterak si vláda dělá legraci z občanů. Slibuje jim, že je nenechá padnout aneb jak nevyplatit slíbený energetický tarif | SECURITY MAGAZÍN; Ceny energií jsou likvidační pro domácnosti i podniky. Volný trh selhává - Seznam Zprávy. Pomoc nejbližší a přirozená, je ruka na konci vlastní paže. Pro mnoho lidí je obtížné orientovat se na tzv. trhu energií, pochopit kdo je kdo a co je čím, kolik čeho za co atd. Něco málo informací nalezneme v článku Ušetřit za elektřinu jde i bezbolestně. Stačí zkontrolovat jistič - Seznam Zprávy. Je vhodné sledovat ceny jiných dodavatelů nebo-li obchodníků. Jejich nabídky jsou pouhou ekonomickou propagandou, reklamou, působí hlavně na city oslovovaných, hemží se slovy sleva, On-line, jednoduše a spolehlivě, výhodný, férový, poctivý, fixní cena apod. Mlčí o ceně, o dalších zavazujících podmínkách smluvního vztahu jako jsou např. výpovědi, pokuty a poplatky za cokoliv a úmyslem je získat a hlavně zavázat si dalšího „křena“ co dodavateli přispěje k zisku. Berme nabídku jen jako informaci, že dodavatel existuje. Ani sázka na různé zprostředkovatele, radílky, překupníky a naháněče a internetové srovnávače, stojící mezi dodavatelem a konečným spotřebitelem, situaci nevyřeší, jen ji činí více nepřehlednou: já nic nesliboval, já mám provizi jen za zprostředkování a souhlas s GDPR.

Užitečné může být sledování vlastní spotřeby energií, také paliv a pohonných hmot i spotřeby pitné vody, pouhým vedením pravidelné evidence. Vidíme z ní průběh spotřeby podle ročního období, zachytíme příznaky závad, víme kolik energie musíme zaplatit ročně a měsíčně i na kolik nás přijde nezbytnost či pohodlí dojíždění automobilem do zaměstnání, prostě můžeme vyčíslit cenu za … Většina lidí totiž neví kolik jim žere auto (po posledním tankování platím za palivo 3 Kč/km), kolik spotřebuje plynu na topení, vaření a ohřev vody (celoroční průměr domu za dvacet let je 5,2 m3/den, cca 1 900 m3/rok tedy 20,5 MWh/rok), nebo kolik spotřebují elektřiny (8,3 kWh/den, přes 3 MWh/rok). Lidé znají z faktury jen asi tak přibližnou částku kolik musí zaplatit a ví, že ji ještě můžou nějak zaplatit. Pokud na to mají, nic neřeší. Lze také provést energetický audit, který vyčíslí spotřebu energie pro jednotlivé činnosti, např. spotřeba elektřiny ledničkou kombinovanou s mrazákem při běžném reálném provozu (moje 0,88 kWh/den), spotřeba energie na mytí nádobí, praní prádla (0,3 až 0,8 kWh/cykl praní), spotřeba infrastruktury datové sítě (0,93 kWh/den), spotřeba počítače (1,3 kWh/den) apod. Pouze na skutečných a pravdivých datech lze stavět další rozhodnutí zda zlikvidovat staré a pořídit nové, dělat to jinak nebo jindy nebo vůbec.

Relevantním zdrojem údajů o ceně energie je pouze ceník dodavatele, podle těchto můžeme vypočíst konečnou cenu komodity a podle ní se rozhodovat. Na internetových stránkách nejsou ceníky přímo pod nosem, je nutno trochu hledat. K výpočtu používám tabulkový kalkulátor a tuto tabulku. Vyplním ji podle ceníku dodavatele pro konkrétní distribuční území, období a spotřeby, vypočítána je konečná cena a cena za jednotku energie pro zadané období a spotřebu. Takže konkrétně v letošním létě roku 2022 vidíme, že běžnému malospotřebiteli se nabízí elektřina za konečnou cenu 12,48 Kč za 1 kWh a konečná cena plynu je 29,28 Kč za 1 m3, samozřejmě za podmínek viz tabulka. V poměru k cenám před rokem, kdy „ještě bylo dobře“ je zvýšení přibližně dvakrát. Při srovnání cen za jednu kWh, vychází 1 kWh z elektřiny cca čtyřiapůlkrát dražší než 1 kWh z plynu. Za stávající plynový kotel nové drahé tepelné čerpadlo s dotací, to opravdu ušetří? Nebo jen propaganda Co je topný faktor tepelného čerpadla? | E.ON? Pro vysvětlení odkaz Topný faktor tepelného čerpadla (I) - TZB-info. Po prozkoumání několika nabídek různých dodavatelů vypadá situace tak, že nově přicházejícím zájemcům se nabízí smlouvy s cenou podle aktuální situace na trhu, tedy dražší než mají jejich současní zákazníci a cena je stejná (fixní) většinou po dva až tři roky. Prostě si to zákazník zaplatí, dodavatel nikdy netratí a pokud by mohl, smlouvu vypoví a jste v režimu Dodavatele Poslední Instance, zkratka DPI. Takže je třeba sledovat změny ceny u současného i u dalších potenciálních dodavatelů, brát do úvah i další podmínky smluv a nejlépe toto všechno sledovat průběžně, zdali se vůbec změna dodavatele vyplatí; Fixace cen elektřiny aneb kdo je po aktualizaci ceníků nejméně drahý | Kurzy.cz, Smlouvy na spotové ceny mohou přijít draho - Novinky. Všichni dodavatelé jsou drazí; koncový zákazník bude platit pro své pohodlí i vysokou cenu, ale i jeho ochota platit dojde nakonec svého konce. Nutné je uvědomit si, že jde o moje peníze. A vždy musí být i „plán B“. Míl: Vládě se s plynem povedl malý zázrak. Je třeba ale jít dál - Seznam Zprávy, Rok od pádu Bohemia Energy: Někteří klienti na tom paradoxně vydělali - Novinky.

A.D. 2023: vše plyne dál, vše se vyvíjí i Naše „zelenání“ zaplatí naše děti, i s úroky – FAEI.cz.