Ligar e desligar uma lâmpada usa mais energia do que deixá-la ligada por horas?

Digamos que tenho uma lâmpada de 60W em uma lâmpada no meu quarto. Se mantivesse a lâmpada acesa por 2 horas seguidas, mas no dia seguinte, ligava e apagava 10 vezes em intervalos de 5 minutos. Qual cenário usaria mais energia?

Deixá-lo usaria mais energia, absolutamente. Às vezes, as pessoas tentam se convencer de que acender e apagar uma luz consome mais energia porque há alguma corrente alta de energização, ou algo assim.

Em primeiro lugar, as luzes incandescentes dificilmente têm corrente de irrupção, porque não possuem capacitores para carregar e não precisam atingir um arco na lâmpada. A corrente é inicialmente mais alta porque a resistência do filamento é menor, mas:

1. isso é por uma fração de segundo
2. elevá-lo à temperatura não requer mais energia do que seria necessário para deixá-lo ligado para manter essa temperatura
3. mesmo que a corrente possa ser maior, não é muito maior. Todas as outras luzes da sua casa diminuem temporariamente quando você acende uma?

Em segundo lugar, se você usar uma lâmpada fluorescente, que pode ter capacitores e, portanto, exigir uma corrente de energização, ela não começará a compensar o custo de deixar a luz acesa. Considere novamente como o período de ativação é curto em relação ao período de ativação. Mesmo se você considerar o desgaste da lâmpada, o motor de partida e o dispositivo elétrico, é quase sempre mais econômico desligar a lâmpada. Li um relatório de alguém que se preocupou em fazer toda a matemática e eles concluíram que, se você pretende deixar a luz apagada por mais de 60 segundos, é mais econômico fazê-lo.

Ok, vamos configurar uma simulação simples:

De acordo com a página Wiki sobre lâmpadas incandescentes , para uma lâmpada de 100W, 120V, a resistência ao frio é ~ 9,5 9 e a resistência a quente ~ 144Ω. Demora cerca de 100 ms para a lâmpada atingir a resistência a quente ao ligar.
Assim, armados com essas informações, podemos simular e provar que o aumento inicial seria absolutamente insignificante se trocássemos a lâmpada a cada 5 minutos. Nós realmente não precisamos executar a simulação por 2 horas para provar isso, mas iremos. Até estendi o tempo de aquecimento para 300ms.
Aqui está o circuito SPICE: a lâmpada é representada por um interruptor que altera gradualmente a resistência de 9,5Ω para 144Ω sobre o aumento do sinal de controle (300ms). O interruptor de luz é representado por outro interruptor, que apenas muda de 1mΩ para 10MΩ.

Aqui está a simulação, com a potência média mostrada na caixa de diálogo:

Aqui está um close da comutação, com a resistência da lâmpada mostrada (não se preocupe com a resistência ser negativa, isso é simplesmente porque o SPICE calculou dessa maneira usando o fluxo atual - ainda é uma resistência positiva real):

E agora, aqui está uma simulação com a lâmpada ligada o tempo todo, com potência média mostrada:

Você pode ver que a potência média é 95.659W, que é apenas um pouco menor do que se dobrássemos os 5 minutos iniciais, com 5 minutos de folga do valor de teste de 48.2W (48.2 "* 2 = 96.4W), portanto, a diferença que a comutação feita é muito pequeno.

Quão rápido você precisaria mudar para piorar?

Provavelmente não é possível piorar como Supercat observa corretamente, pois o filamento não esfria o suficiente entre a troca. Portanto, considere o gráfico abaixo como o pior cenário possível (por exemplo, a lâmpada é explodida com gás congelante entre a troca ou algo assim :-) Observe que isso adicionaria outra fonte de energia ao sistema; portanto, obviamente estaria enganando) Quão rápido ele esfria e o efeito seria interessante de se ver, e se o tempo permitir, acrescentarei um pouco mais sobre isso.

Portanto, supondo o acima, muito rápido, em torno de uma vez a cada 2 segundos, de acordo com a simulação exagerada acima (na realidade, provavelmente cerca de uma vez por segundo) Aqui estão dois minutos no valor de uma vez a cada dois segundos e a potência média é superior a 100W ( ~ 104W):

De acordo com um resumo de episódio do Mythbusters na Wikipedia :

"O MythBusters calculou que o aumento de energia ao acender uma luz consumiria tanta energia quanto deixá-la acesa por uma fração de segundo (exceto lâmpadas fluorescentes; a startup consumiu cerca de 23 segundos de energia)".

Portanto, na verdade, é possível que o recurso liga / desliga consuma mais energia se a lâmpada fluorescente estiver sendo constantemente ligada e desligada.

A configuração constante consumiria mais energia alimentando a lâmpada.

Um possível contra-argumento seria que o ciclo de ligar / desligar reduziria a vida útil da lâmpada e, portanto, o custo de energia de fabricação, transporte e descarte seria amortizado por menos horas de serviço. Mas, sem desenterrar números reais, meu pressentimento é que é improvável que isso exceda a energia operacional. Uma maneira plausível de limitar uma estimativa é comparar o custo da própria lâmpada com o custo de alimentá-la.

Toda a energia que entra em uma lâmpada incandescente será convertida em calor, que deve ser dissipada de alguma forma. Parte desse calor será irradiada na forma de luz, mas a energia deve começar como calor. Portanto, a única maneira de uma lâmpada incandescente poder usar mais energia é dissipar mais calor. Uma lâmpada fria consome mais energia elétrica do que uma quente, mas também dissipa menos calor. Se uma lâmpada que é alimentada a uma temperatura estável é desligada no momento T1, esfria um pouco, é ligada novamente e volta à temperatura anterior pelo tempo T2, a energia total consumida entre o tempo T1 e T2 deve ser o total quantidade de calor dissipada, e isso será menor que a quantidade de calor que seria dissipada se a lâmpada estivesse ligada continuamente.

O único cenário em que uma lâmpada incandescente poderia usar mais energia quando ciclado do que quando operado continuamente seria se a lâmpada tivesse seções de filamentos diferentes que foram ligadas em série e operadas em temperaturas diferentes (algumas lâmpadas do projetor são construídas dessa maneira). Nesse cenário, pedalar a lâmpada faria com que a parte de alta temperatura irradiasse menos, mas em algumas condições do ciclo de trabalho faria com que a parte de baixa temperatura irradiasse mais. Seria possível construir a lâmpada de tal maneira que o aumento na dissipação da parte de baixa temperatura excedesse a redução na dissipação da parte de alta temperatura, aumentando assim o uso geral de energia; Não tenho certeza se essas condições se aplicariam a projetos de lâmpadas "práticos".

Deixar a luz acesa consome mais energia. Desligar uma luz economiza energia.

Suponha que a luz consome zero de energia quando desligada (POWER_OFF = 0) e 100 W ou o que for quando estiver ligada (POWER_ON = 100).

A potência total em watts-hora é igual a: POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFF.

Observe que, desde POWER_OFF = 0, a energia total é determinada apenas pelo termo TIME_ON.

--l8rs