Afl og Orka,  útskýring á hugtökum

Þegar verið er að tala um raforku þá er gjarnan talað um orku og afl.   Rafmagn má að mörgu leiti líkja við vatn.   Þessi samlíking hefur þó ákveðna takmörkun sem gildir ekki í þessu máli. Líta má á orkuflæði eins og vatnsflæði.  Hversu mikið vatn getur runnið á milli tveggja staða er háð því hversu sver lögnin er. Þegar við flytjum vatn þá segjum við að rennslið sé mælt í lítrum / sekúndur (gjarnan kallað sekúndu-lítrar)

Hér er rétt að hugleiða nokkur atriði.  Ef við viljum meira rennsli, þá þarf sverari lögn (að því gengnu að þrýstingsfall í lögninni sé óbreytt)

Ef við viljum meira magn, þá þurfum við að láta vatnið renna lengur ef við aukum ekki rennslið. Ef vatnsþörfin er svo mikil að rennslið anni því ekki þrátt fyrir sírennsli, þá verður að auka rennslið (sverari lögn). Stundum er rennslisþörfin mjög mikil en yfir stuttan tíma t.d. eftir lok vinsæls sjónvarpsefnis, fara margir á klósettið, fá sér kaffi o. s. frv.

    Til þess að þurfa ekki að byggja mjög svera vatnslögn langar leiðir frá uppsprettu til notanda, má notast við miðlunartank.

Þegar vatnið er heitt, þá er það ýmist selt sem ákveðið hámarks rennsli og er þá hafður “hemill” sam gætir þess að rennslið verði ekki of mikið, t. d. 3 sekúndulítrar ( = 3 lítrar/sek). Oftar er þó heita vatnið selt sem magn og er það þá mælt í rúmmetrum ( 1 m3 = 1000 lítrar).

Sama gildir um raforku, við köllum rennslið afl og magnið orku. Aflið er mælt í kílóvöttum, (kW) en orkan er mæld í kílóvattstundum (kWh kilowatthours hour = klukkustund.  Hér gildir sama reglan,  magn = rennsli * tími, nema nú er tíminn mældur í klukkustundum.  Í reglugerðum er notað st = (klukku)stund og einingin því á orku = kWst)

Framleiðsla raforku fer fram í virkjunum, oftast langt frá notanda.  Framleiðslan er takmörkuð af stærð rafalanna sem framleiða rafmagnið, vatnsrennslinu sem drífur rafalana, en eldsneytið sjálft, fallvatnið, það kostar oftast ekkert. Síðan þarf að flytja rafmagnið til notandans og er það flókinn búnaður spennibreyta, rofa og flutningslínu. Allur þessi búnaður hefur takmarkaða framleiðslu- og flutningsgetu og verður því dýrari sem afköstin eru meiri (aflmeiri, aukin flutningsgeta). Þetta gildir líka um vatn, en það sem skilur rafmagn frá vatni er að ekki er hægt að geyma raforkuna.  Því er ekki hægt að nota “miðlunartanka” nærri notandanum.

Því er óskaplega mikilvægt að notandi hafi sem jafnasta notkun (jafnt rennsli, afl). Hjá stóriðju er notkunin mjög jöfn allan daginn, alla daga ársins, en hjá heimilum er notkunin mjög misjöfn, nánast engin síðla nætur en mjög mikil á kvöldverðartímum, þegar allir eru að elda, en hitun tekur mjög mikla orku, margfalt meira en ljós eða önnur heimilistæki. Sökum þess að allur kostnaður við rafmagn er vegna aflsins (rennslisins) en ekki vegna orkunnar (fallvatnsins) þá skiptir það sköpum hversu jöfn notkun rafmagnsins er, með öðrum orðum hversu aflnotkunin er stöðug.

Erlendis er aðalkostnaður við rafmagn vegna eldsneytisins, olíu, gas, kjarnorku, en þar er lítill fastur kostnaður eins og vegna stíflna, uppistöðulóna, spennibreyta og flutninglína.  Erlendis er jöfn notkun rafmagns því ekki nærri því eins mikilvæg og hérlendis

Því bjóða orkufyrirtæki hérlendis, sér verðskrá fyrir þá sem geta notað jafnt afl, þessar verðskrár kallast afltaxtar, og gefa mönnum kost á mun ódýrara rafmagni ef notandi getur notað rafmagnið jafnt. Best er að skoða einfalt dæmi.

Orkufyrirtæki býður orkuverð sem er bæði orkutaxti og afltaxti. Við skulum skoða hvað raforkan kostar ef hægt er að nota hana jafnt á afltaxta og hins vegar á orkutaxta.

Á orkutaxtanum er yfirleitt bara eitt verð fyrir hverja kWh (orka) og kosnaðurinn þá algjörlega háð notkun rafmagnsins.  Á afltaxtanum eru bæði breytilegur kosnaður háður orkunni, verulega lægri en á orkutaxtanum.  Þar eru einnig „fastir“ kosnaðir annars vegar háður því hversu mikið afl (kW) notandin kaupir (sambærilegt hemlinum í heitavatnssölu) og svo annar óháður aflinu.

Hugsum okkur að orkuverðið á orkutaxtanum sé 3,30 kr./kWh (eina verðið).  Á afltaxtanum er orkuverðið 1,90 kr./kWh en aflverðið 4.200 kr/kW/ár. Þetta verð margfalsast með mesta aflinu sem notandinn notar á tímabilinu (3mán/1ár) en lækkar ekki þótt aflið minki á öðrum tímum tímabilsins og algjörlega óháð orkunotkuninni („fast“).  Svo er fastagjald 5,80 kr./dag óháð bæði afli og orku.   Ef notandinn notar 20 kW allar stundir ársins sem eru 8.760 klst. þá verður orkan sem hann notar 175.200 kWh á ári.  Setjum tölurnar í töflu

Hér má sjá að ef notandi getur notað aflið, 20 kW jafnt allt árið, þá lækkar verðið um næstum 30 % við að að fara úr orkutaxta í afltaxta.  Þetta getur þó verið mjög mismunandi eftir orkufyrirtækum, eins er lámarks afl sem þeir þurfa að kaupa til að fara á afltaxta nokkuð mismunandi. Það er rétt að benda á að hér kostar orkan á afltaxta kr. 1,90 en á orkutaxta kr. 3,30 svo með auknu afli / orku verður ávinningurinn (hlutfalslega) meiri.  Þetta eru verð á sölu rafmagnsins en ekki dreifingu (afhendingu), því er þetta u.þ.b. helmingur verðsins. Dreifingafyrirtækin hafa einnig mismunandi verðskrá fyrir dreifingu á afli eða orku.   Einnig er rétt að geta þess að tölurnar eru einfaldaðar, því oft er mismunandi verð á orku samkvæmt afltaxta á vetrum og sumrin þar sem hann er mun lægri á sumrin.

Oft geta fyrirtæki jafnað notkun sinni verulega svo afltaxti verði ódýrari en orkutaxi, þetta gildir um fyrirtæki sem nota mikið rafhitað vatn, það má þá hita á nóttunni þegar orkan er ekki notuð við daglegan rekstur. Annað dæmi er að slökkva á notkun sem má bíða þegar verið er að nota rafmagnið við annað, hér mætti nefna kæla, því yfirleitt er það skaðlaust þótt hitastig þeirra hækkar um nokkrar gráður í stuttan tíma, meðan verið er að hita grill og ofna, því þótt lofthitastig kælisins hækki, þá getur tekið nokkurn tíma þar til hitinn nær inn í vöruna sem verið er að kæla og áður en það gerist þá getur kælirinn verið kominn aftur í gang.  Jafnvel þótt lítill hluti notkunarinnar er jafn allan sólarhringinn eins og vegna kæla og ljós, þá getur afltaxti verið hagstæður þótt starfsdagurinn með margfalt meiri notkun sé ekki svo ýkja langur.

Það er rétt að geta þess að þótt eitt raforkufyrirtæki sé ódýrast í orkusölu, þá getur annað fyrirtæki verið ódýrast í aflsölu. Einnig er mismunandi hvernig orkusölufyrirtæki meta afl.  Afl er augnabliks gildi alveg eins og rennsli vatns í röri, en ólíkt vatnsnotkun þá taka flest raftæki mjög mikið afl þegar þau fara í gang. Þessi mikla aflnotkun við ræsingu er bæði mjög breytileg og varir mislengi eftir tækjum. Hjá ljósaperum varir þessi mikli aflpúls mjög stutt (þúsundastur partur úr sekúndu) og veldur sjaldnast neinum vandræðum, nema þegar kveikt er á mjög mörgum og sterkum perum í einu eins og flugvallarljósum. Þegar rafmótor er ræstur þá tekur hann einnig mjög mikinn straum (afl) og varir hann mun lengur, eða þar til mótorinn er kominn í gang sem getur verið nokkrar sekúndur, Margir kannast við að þegar aflmiklar ryksugur eru settar í gang þá fer stundum öryggið. Sökum þessa þá er yfirleitt ekki miðað við augnabliks afl, þegar afltaxti er notaður heldur meðalafl í nokkrar mínútur, oftast 15 mín, en þetta getur verið nokkuð mismunandi eftir orkufyrirtækjum.

Annar munur rafmagns og vatns er að þegar vatn er keypt samkvæmt afltaxta, þá er settur hemill við vatnsinntakið sem hleypir ekki meira rennsli inn í húsið en hann er stilltur á, t.d. 3 lítrar/sek, og fellur þrýstingurinn þá í lögninni ef reynt er að taka meira. Ekki er möguleiki á þessu með rafmagn, því ekki er hægt að fella spennunna (spenna er sambærileg þrýstingi hjá vatni), því flest raftæki virka ekki ef spennan er ekki rétt (230 V). Af þessum sökum er ekki hægt að takmarka aflið sem notandi fær. Það getur verið nokkuð mismunandi hvernig þetta er svo leyst hjá orkufyrirtækjum en um tvær megin leiðir er að ræða.

Notandinn borgar fyrir mesta afl sem hann tekur, jafvel þótt það sé bara í stuttan tíma eins og 15 mínútur. Hversu lengi hann þarf að greiða aflið getur einnig verið misunandi, en algengt er að tímabilið sé eitt ár, en svo er einnig til að tímabilið sé 3 mánuðir (1/4 ári) og þarf þá notandinn ýmist að greiða aflið fyrir ársfjórðunginn sem mælingin var gerð, eða að hann þarf að greiða aflið fyrir næsta ársfjórðung á eftir mælingunni. Önnur leið er að notandinn þurfi að greiða refsigjald fyrir það afl eða orku sem er umfram umsamið afl.  Þetta gjald er miklu hærra en það kostar að kaupa orkuna samkvæmt orkutaxta, svo það er mjög mikill ávinningur að halda sig innan við umsamið afl. Til að halda sig innan við umsamið afl er til búnaður sem lætur vita ef notkun er að fara umfram aflið og jafnvel slekkur á tæjkum þegar það gerist og setur þau svo aftur inn þegar aflnotkun fer niður fyrir mörkin.  Þetta eru þá oft tæki sem taka nokkurt afl en ekki skiptir miklu máli hvenær þau eru í gangi, og algengast er að þetta séu hita og kæli búnaður.