Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Об эквивалентности единиц измерения энергоресурсов
Гуртовцев А.Л., к.т.н., РУП “БелТЭИ”
Многочисленные отечественные и зарубежные книги и статьи по энергетике, экономике и экологии, посвященные теме оценки запасов энергоресурсов, используют разнообразные единицы измерения их энергоемкости, начиная с эрга и заканчивая британской тепловой единицей. При этом, как удельные энергоемкости, так и конкретные мировые или региональные запасы одних и тех же энергоресурсов, упоминаемые в разных источниках и выраженные в различных единицах измерения энергии редко бывают действительно эквивалентны друг другу: различия достигают иногда десятки, а в отдельных случаях и сотни процентов.
Складывается впечатление, что авторы, привыкшие работать с какой-то конкретной системой единиц, не утруждают себя перепроверкой используемых данных по другим источникам, в которых эти же данные представлены в иных единицах измерения и в иных, неэквивалентных количествах. С другой стороны, часто в одной и той же работе встречаются оценки различных энергоресурсов почему-то в разных единицах, как будто автору самому сложно представить данные, заимствованные из разных источников, в единой системе единиц измерения. Следствием таких противоречий является, во-первых, сомнительная достоверность многих данных по энергоресурсам, представленных в литературе, и, во-вторых, сложность для читателей сведения разнопредставленных данных в ряд сопоставимых величин .
Упростить решение проблемы перевода одних единиц энергии в другие при оценке запасов энергоресурсов и достичь корректной представимости данных призвана приведенная ниже таблица эквивалентности наиболее распространенных единиц энергии (работы, теплоты) и цепочки упрощающих перевод формул. Точность предлагаемой таблицы не хуже 0,1% (по большинству коэффициентов не хуже 0,05%), а за основу ее составления приняты значения энергетического эквивалента калории 1кал=4,1868 Дж (точность не хуже 0,003%) и ускорения свободного падения g=9,81 м/с2 (точность не хуже 0,04%).
В международной СИ и физической СГС (Сантиметр – Грамм - Секунда) системах единиц для измерения энергии используются единицы Джоуль (произведение силы 1 Ньютон на путь 1 метр: 1Дж=1Н∙1м=1 кг∙1м/с2∙1м=1кг∙(м/с)2) и эрг (произведение силы в 1 дину на путь 1 см: 1эрг=1г∙(см/с)2=10-7 Дж). В технической системе единиц МКГСС (Метр - Килограмм-Сила - Секунда) энергия измеряется в кгс∙м (произведение силы 1кгс на путь 1м). Помимо указанных системных единиц широко используются и внесистемные единицы: в электроэнергетике – Ватт∙час (Вт∙ч; производные - кВт∙ч, МВт∙ч, ГВт∙ч, ТВт∙ч), в энергетике и теплотехнике – калория (производные - ккал, Мкал, Гкал), тонна условного топлива (т у.т.), тонна нефтяного эквивалента (т н.э.) и британская тепловая единица (БТЕ). В таблице представлен взаимный перевод указанных единиц. Для лучшей сравнимости величин вместо тонн (т у. т. и т н.э.) выбраны граммы (г у.т. и г н.э.).
Цепочки упрощающих формул составлены на основе таблицы для основных крупных производных единиц, используемых наиболее часто при оценке энергоресурсов. При определении единицы 1 кВт∙год длительность года выбрана из расчета 365 суток (средний календарный год равен ~365,25 суток), или 8760 часов (ее величину легко скорректировать на високосный год – 366 суток, или 8784 часов).
Таблица. Соотношения различных единиц энергии
(работы, теплоты) (точность не хуже 0,1%)
|
Система единиц |
Наименование единицы |
Джоуль Дж (J) |
Эрг э (e) |
Кг- -сила-метр кгс∙м kgf∙m) |
Ватт∙час Вт∙ч (Wh) |
Калория кал (cal) |
Грамм условного топлива г у.т. (g c.f. ) |
Британская тепловая единица БТЕ (BTU) |
|
СИ |
1Дж=1Н∙1м |
1 |
107 |
0,102 |
2,78∙10-4 |
0,2388 |
0,341∙10-4 |
0,948∙10-3 |
|
СГС |
1эрг=1дин∙1см |
10-7 |
1 |
1,02∙10-8 |
2,78∙10-11 |
0,2388∙10-7 |
0,341∙10-11 |
0,948∙10-10 |
|
МКГСС |
1кгс∙м=1кгс∙1м |
9,81 |
9,81∙107 |
1 |
2,724∙10-3 |
2,342 |
3,346∙10-4 |
0,93∙10-2 |
|
Внесис- темные |
1Вт∙ч=1Дж/с∙3600с |
3600 |
3,6∙1010 |
367 |
1 |
860 |
0,1228 |
3,412 |
|
1 кал |
4,1868 |
4,1868∙107 |
0,427 |
1,163∙10-3 |
1 |
1,428∙10-4 |
3,97∙10-3 |
|
|
1 г у.т.= 7000 кал |
29308 |
2,93∙1011 |
2989 |
8,141 |
7000 |
1 |
27,78 |
|
|
1БТЕ=252 кал |
1055 |
1,055∙1010 |
107,6 |
0,293 |
252 |
0,036 |
1 |
1Гкал = 109 кал = 106 ккал = 103 Мкал = 4187 МДж = 1163 кВт∙ч = 142,8 кг у.т. = 100 кг н.э.
1ГВт∙ч = 109 Вт∙ч = 106 кВт∙ч = 103 МВт∙ч = 3,6 ТДж = 860 Гкал = 122,8 т у.т. = 85,98 т н.э.
1 ГДж = 109 Дж = 103 МДж = 106 кДж = 238,8 Мкал = 278 кВт∙ч = 34,1 кг у.т. = 23,8 кг н.э.
1 т у.т. = 106 г у.т. = 103 кг у.т. = 7 Гкал = 29,3 ГДж = 8141кВт∙ч = 0,93 кВт∙ч∙год. = 0,7 т н.э.
1 т н.э. = 106 г н.э.= 103 кг н.э. = 10 Гкал = 41,9ГДж = 11630 кВт∙ч = 1,328 кВт∙ч∙год = 1,428 т у.т.
1 кВт∙год = 8760 кВт∙ч = 1,076 т у.т. (данная единица позволяет более выразительно сравнивать
выработку/ потребление электроэнергии крупными электростанциями или
энергосистемами за длительные периоды времени, абстрагируясь от
неравномерности суточного и месячного графиков нагрузки энергообъекта).
Справка
Статья опубликована в журналах:
Энергия: экономика, техника, экология, №11, 2002 (Россия)
Промышленная энергетика, № 11, 2003 (Россия)