Accendere e spegnere un lighbulb consuma ripetutamente più energia che lasciarlo acceso per ore?

Diciamo che ho una lampadina da 60 W in una lampada nella mia camera da letto. Se ho tenuto la lampada accesa per 2 ore di fila, ma il giorno successivo, l'ho accesa e spenta 10 volte a intervalli di 5 minuti. Quale scenario richiederebbe più energia?

Lasciandolo acceso si consumerebbe più energia, assolutamente. A volte, le persone cercano di convincersi che accendere e spegnere una luce consuma più energia perché c'è una corrente di spunto elevata o qualcosa del genere.

In primo luogo, le luci a incandescenza non hanno quasi alcuna corrente di spunto, perché non hanno alcun condensatore da caricare e non hanno bisogno di colpire un arco nella lampadina. La corrente è inizialmente più alta perché la resistenza del filamento è inferiore, ma:

1. questo è per una frazione di secondo
2. portarlo a temperatura non richiede più energia di quanto ci sarebbe voluto per lasciarlo acceso per mantenere quella temperatura
3. anche se la corrente potrebbe essere più alta, non è molto più alta. Tutte le altre luci della tua casa si spengono temporaneamente quando ne accendi una?

In secondo luogo, se prendi una lampadina fluorescente, che può avere condensatori e quindi potrebbe richiedere una corrente di spunto, non inizia a compensare il costo di lasciare la luce accesa. Considera di nuovo quanto è breve il periodo di accensione rispetto al periodo di partenza. Anche se si considera l'usura della lampadina, dello starter e dell'attrezzatura, è quasi sempre più economico spegnere la lampadina. Ho letto un rapporto di qualcuno che si è preso la briga di fare tutta la matematica e hanno concluso che se hai intenzione di lasciare la luce spenta per più di circa 60 secondi, è più economico farlo.

Ok, impostiamo una semplice simulazione:

Secondo la pagina Wiki sulle lampadine a incandescenza , per una lampadina da 100 W, 120 V, la resistenza al freddo è ~ 9,5 Ω e la resistenza a caldo ~ 144 Ω. Sono necessari circa 100 ms affinché la lampadina raggiunga la resistenza calda all'accensione.
Così armati di queste informazioni, possiamo simulare e dimostrare che l'ondata iniziale sarebbe assolutamente insignificante se accendessimo la lampadina ogni 5 minuti. Non abbiamo davvero bisogno di eseguire la simulazione per 2 ore per dimostrarlo, ma lo faremo. Ho anche prolungato il tempo di "riscaldamento" a 300ms.
Ecco il nostro circuito SPICE, la lampadina è rappresentata da un interruttore che cambia gradualmente la resistenza da 9,5 Ω a 144 Ω sull'aumento del segnale di controllo (300 ms) L'interruttore della luce è rappresentato da un altro interruttore, che cambia da 1mΩ a 10 MΩ

Ecco la simulazione, con la potenza media mostrata nella finestra di dialogo:

Ecco un primo piano della commutazione, con la resistenza della lampadina mostrata (non preoccuparti che la resistenza sia negativa, semplicemente perché SPICE l'ha calcolata in questo modo usando il flusso di corrente - è ancora una vera resistenza positiva):

E ora, ecco una simulazione con la lampadina accesa per tutto il tempo, con la potenza media mostrata:

Si può vedere che la potenza media è di 95.659 W, che è solo leggermente inferiore rispetto a quando abbiamo raddoppiato i primi 5 minuti di accensione, 5 minuti di spegnimento del valore di prova di 48,2 W (48,2 "* 2 = 96,4 W), quindi la differenza fatta dalla commutazione è molto piccolo.

Quanto veloce dovresti cambiare per peggiorare?

Probabilmente non è possibile peggiorare le cose, come giustamente rileva Supercat, poiché il filamento non si raffredderà abbastanza tra il passaggio. Quindi prendi il grafico sotto come lo scenario peggiore (ad esempio la lampadina viene fatta esplodere con gas gelido tra la commutazione o qualcosa del genere :-) Nota che questo aggiungerebbe un'altra fonte di energia al sistema, quindi ovviamente barare) Quanto velocemente si raffredda e l'effetto sarebbe interessante da considerare, e se il tempo lo consente, ne aggiungerò un po 'di più.

Quindi, supponendo quanto sopra, abbastanza velocemente, circa una volta ogni 2 secondi secondo la simulazione esagerata sopra (in realtà, probabilmente circa una volta al secondo) Ecco due minuti di commutazione una volta ogni due secondi e la potenza media è di poco superiore a 100 W ( ~ 104W):

Secondo un riassunto dell'episodio di Mythbusters su Wikipedia :

"I MythBusters hanno calcolato che l'impulso di corrente dovuto all'accensione di una luce consumerebbe solo la stessa energia che lasciandola accesa per una frazione di secondo (tranne che per le lampade a tubo fluorescente; l'avvio ha consumato circa 23 secondi di energia)".

Quindi, in effetti, è possibile che l'accensione e lo spegnimento consumino più energia se il fluorescente viene costantemente acceso e spento.

L'impostazione costante consumerebbe più energia per alimentare la lampadina.

Una possibile contro argomentazione sarebbe che il ciclo di accensione / spegnimento ridurrebbe la durata della lampadina e quindi il costo energetico della produzione, del trasporto e dello smaltimento sarebbe ammortizzato in meno ore di servizio. Ma senza scavare numeri reali, la mia sensazione è che è improbabile che questo superi l'energia operativa. Un modo plausibile per vincolare una stima è confrontare il costo della lampadina stessa con il costo per alimentarla.

Tutta l'energia che entra in una lampadina a incandescenza verrà convertita in calore, che deve quindi essere dissipato in qualche modo. Parte di quel calore verrà quindi irradiato sotto forma di luce, ma l'energia deve iniziare come calore. Pertanto, l'unico modo in cui una lampadina a incandescenza può utilizzare più energia è dissipare più calore. Una lampadina fredda consuma più energia elettrica di una calda, ma dissipa anche meno calore. Se una lampadina che viene alimentata a una temperatura stabile viene spenta al momento T1, si raffredda un po ', si riaccende e è tornata alla sua temperatura precedente entro il tempo T2, l'energia totale consumata tra il tempo T1 e T2 deve essere il totale quantità di calore dissipato, che sarà inferiore alla quantità di calore che sarebbe stata dissipata se la lampadina fosse stata accesa continuamente.

L'unico scenario in cui una lampadina a incandescenza potrebbe utilizzare più energia quando viene ciclicata rispetto a quando viene utilizzata in modo continuo sarebbe se la lampadina avesse diverse sezioni di filamento che erano cablate in serie e funzionavano a temperature diverse (alcune lampadine del proiettore sono costruite in questo modo). In quello scenario, il ciclismo del bulbo provocherebbe un irraggiamento minore della porzione ad alta temperatura, ma in alcune condizioni del ciclo di lavoro causerebbe un irradiamento maggiore della porzione a bassa temperatura. Sarebbe possibile costruire il bulbo in modo tale che l'aumento della dissipazione dalla porzione a bassa temperatura superi la riduzione della dissipazione dalla porzione ad alta temperatura, aumentando così il consumo complessivo di energia; Tuttavia, non sono sicuro che tali condizioni si applicherebbero mai a progetti di lampadine "pratiche".

Lasciare una luce accesa consuma più energia. Lo spegnimento di una luce consente di risparmiare energia.

Supponi solo che la luce non abbia potenza zero quando è spenta (POWER_OFF = 0) e 100 W o qualsiasi altra cosa quando è accesa (POWER_ON = 100).

La potenza totale in Watt ore è pari a: POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFF.

Si noti che da POWER_OFF = 0, la potenza totale è determinata esclusivamente dal termine TIME_ON.

--l8rs