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kWhとは。単位の物理的な意味についての考え方メモ。

2020-04-15    Engineer-Work
kWh キロワットアワーについて

kWhという単位をご存知だろうか、

そして意味を説明できるだろうか。

kWとkWhの違いは明確だろうか?

みなさんが定期的に受け取る電気使用量の明細には「kWh」と書かれているはずだ。

この記事では、僕なりのkWhという単位の解釈をまとめておく。

なお、この記事を書いているYoはMechanical Engineerとして機械設備の運用や設計、維持管理に携わっているものです。間違いやわかりにくいことがあれば、ぜひご指摘いただければ。

kWhの呼び方

kWhは、キロワットアワーと読む。キロワット時とも言う。
k:キロ
W:ワット
h;アワー(時間)

kWhの物理量

kWhは、kW[電力]にh[時間: hour]をかけた電力量の単位である。

まず、僕の理解だが、厳密な意味でkWhという単位に、本質的で物理的な意味はない。

なぜなら、kWは=kJ/s*であって一秒[s]あたりの仕事量を表していて、それに対しkWhはkJ/s[=kW]にh[時間=3600秒]という単位をかけあわせているから。

1秒[s]当たりの仕事という大きさに、なぜ時間[hour]という単位の数字をかけるのか?

[kJ/s]×[hr]=[kJ・hr/s]??

どういう物理量になるの??なぜ3600s/hrで修正しないの!?kW[kJ/s]に秒[s]をかけてキロジュール[kJ]という電力単位にすればいいじゃないか?

初めて聞いたときは理解できなかった。

*1ニュートンの力で、その方向に1m動かすときの仕事が1J[ジュール]。
したがって、N・m(さらにブレイクダウンすると、kg・m/s^2・m)
WとJの関係は、J/s=W。
1Jの仕事を1秒間にするパワーがWという単位となる。
ちなみに、kWの“k”は1000を意味する。

kWhという単位は一般的に使われている

僕が電気専門の人に聞いたのは、「厳密に物理的な意味を意識して使うための単位ではない。そういう単位があった方が使い勝手がいいから。ソウイウモノダカラ」ということだった(真実はわからない。でも納得感のあるものだった)。

電気代の支払いなど、電力の使用量を計算するときに、1kWを10時間使いましたね、じゃあ1[kW]×10[h]で10[kWh]ですね。電気代が◯円/kWhなので…のように使われる。

なるほど、使い慣れてみると便利なものである。

世の中の電化製品はみなWやkWで能力が表示されている。それを1時間使ったら◯kWh、とすぐに計算できる。日頃の生活からすごくイメージしやすい単位。

もしこれが、J(ジュール)あたりの電気代であったら、▲kWの空調を7200秒使ったからオフィスの電気代は…といった計算になり、桁も大きくなるしちょっとイメージしにくいものになる。

なお、施設やプラントの設計・運営の実務においても同様の計算を使う。

10kWのポンプがあったとして、年間4000hr運転するとする。すると年間の動力は10kW×4,000hr=40,000kWh。契約電力が◯円/kWhだから年間の電気代はエイヤッで計算すると….といった話になる。

おわりに

日常でよく出てくる単位でありながら、意外と理解しにくいkWhという単位。

電気を使う施設を維持管理している人は必須知識になると思うので、自分なりにしっかり理解しておくと良いと思う。

この記事がその理解に少しでも参考になれば幸いです。

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Yo
30代エンジニア。日々の生活や読書、仕事や海外での経験から学んだことをまとめるブログ。
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