Ligar e desligar uma lâmpada usa mais energia do que deixá-la ligada por horas?
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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?
Se você quer economizar energia, considere usar a tecnologia LED.
Marcel
7
Que tipo de lâmpada?
Nick Johnson
2
Gostaria de saber se a resposta é a mesma em todas as variedades de luzes. Eu já vi testes de lâmpadas incandescentes, fluorescentes e LEDs. Mas e quanto a sódio sob alta pressão, halogeneto de metal, vapor de mercúrio, etc.?
Grant
3
@marcel ou realmente "qualquer coisa menos incandescente". Os equivalentes bastante decentes da lâmpada LED de 60w caíram para cerca de US $ 15 na Amazon no momento deste comentário, e não puxam mais do que 9w, geralmente menos.
Jeff Atwood
2
Eu sempre pensei que o mito era sobre a lâmpada durar mais, se deixada acesa, não que você economizasse energia. O ciclo da energia faz com que o filamento aqueça e esfrie e isso causa desgaste mais rápido. Eu assumi que era o mesmo pensamento por trás da iluminação fluorescente sendo deixada o tempo todo. As coisas se desgastam mais rapidamente se seu estado for alterado para frequentemente.
Chef Flambe
Respostas:
59
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:
isso é por uma fração de segundo
elevá-lo à temperatura não requer mais energia do que seria necessário para deixá-lo ligado para manter essa temperatura
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.
Uma consideração é que algumas lâmpadas fluorescentes não aquecem até o brilho máximo até que estejam acesas por um minuto ou mais. Eles podem ativar apenas cerca de um quarto do brilho total e aumentar lentamente. Esse pode ser um recurso interessante para ajudar seus olhos a se ajustarem de um quarto escuro para um claro, ou irritante se mudar de um quarto iluminado para outro. Pode-se desejar compensar um custo de energia um pouco mais alto, se esse for um problema.
Matt B.
4
+1 para uma boa resposta. Você tem um link para o relatório? Parece muito plausível, mas seria interessante ler (e sempre bom ter a referência).
Leo
@ Leo - apenas observar as propriedades elétricas de uma lâmpada incandescente (curva resistência-temperatura e constante de tempo, etc.) deve permitir que você a modele matematicamente e se convença da resposta.
você
3
60 segundos sons waayyy muito tempo por uma lâmpada incandescente. Considere que eles se ativam instantaneamente em termos humanos. Digamos que 100 ms sejam generosos. Mesmo que a corrente fria seja 10x a corrente quente, isso representa apenas 1 segundo do tempo de execução.
precisa saber é o seguinte
3
Para lâmpadas incandescentes, qualquer coisa que aumente a energia consumida pela lâmpada deve aumentar a quantidade total de calor dissipado no ambiente (via radiação visível, radiação infravermelha, condução, convecção etc.) Para lâmpadas normalmente construídas, desligue a lâmpada por qualquer intervalo reduzirá incondicionalmente a quantidade de calor dissipada e, consequentemente, reduzirá a quantidade de energia consumida.
Supercat
40
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):
+1 para gráficos. Os caçadores de mitos provaram o mesmo, mas eles mostraram que a fluorescência consome significativamente na inicialização.
Gustavo Litovsky
11
Sim, acho que me lembro de ter visto esse programa há muito tempo. Posso dar uma olhada na lâmpada fluorescente um pouco mais tarde e adicioná-la, pois tenho certeza de que ela consumirá muito mais energia na inicialização, por isso seria interessante comparar.
precisa saber é o seguinte
11
Não acho que nenhum ciclo de trabalho possa aumentar o consumo de energia em uma lâmpada incandescente convencional; talvez você possa ler minha resposta e me dizer se há alguma falha no meu raciocínio.
Supercat
11
@ Supercat - provavelmente não, devido ao filamento não esfriar o suficiente entre as trocas, o que eu percebi há pouco tempo. Então, acho que você está certo, e adicionarei uma nota sobre isso, e provavelmente mudarei essa simulação mais tarde, quando tiver um pouco mais de tempo para olhar também para a lâmpada fluorescente. O ponto principal (como você sabe) era mostrar quão pequeno é o efeito da troca.
precisa saber é o seguinte
@ supercat - observe que estamos apenas levando em consideração a lâmpada aqui, e não o resto do sistema. Olhar para a impedância da fiação e outros fatores não ideais do sistema também pode ser interessante (embora não tenha tempo para fazer justiça agora)
Oli Glaser
19
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.
Você precisa de mais energia para ligá-lo, mas deve subtrair a energia que economiza desligando-o.
Al Kepp 23/01
11
@AlKepp: Isso tudo é dependente do "ciclo"
Gustavo Litovsky
10
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.
O custo da lâmpada é uma excelente maneira de colocar um número nos custos de transporte e fabricação. As pessoas não as vendem para perder dinheiro, afinal. Você só precisa se preocupar com externalidades, como a carga ambiental de fabricação que não é cobrada de volta ao fabricante. Mas isso é uma diversão de qualquer maneira, a pergunta é específica sobre o uso de energia, não sobre custo.
Phil Geada
11
A idéia seria que o custo restrinja a estimativa de custo de fabricação / transporte e, portanto, a energia consumida para fazer isso. Mas algumas externalidades poderia internalizar como o uso de energia, por exemplo, o processamento de um fluxo de resíduos provavelmente consomem energia (desde que os resíduos envolvidos aqui não pode ter potencial como combustível para conduzir o processo)
Chris Stratton
11
+1 para outra maneira prática de analisar o problema. Penso que, embora seja uma pergunta muito simples, você poderia escrever um artigo bastante longo (e muito pesado em matemática) sobre os vários fatores sugeridos nessas respostas. Apenas a impedância da fiação, interruptor de salto, características térmicas do bulbo seria divertido para começar com ...
Oli Glaser
11
De acordo com o episódio do Mythbusters mencionado em outra resposta: 'Além disso, o desgaste de ligar e desligar a luz repetidamente não reduziu a expectativa de vida total da lâmpada o suficiente para compensar o aumento no uso de eletricidade. Portanto, é muito mais econômico desligar a luz do que deixá-la acesa '.
Sarel Botha
5
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".
Esse raciocínio pressupõe onde você mede o consumo de energia para os fins da pergunta original: se você o mede eletricamente perto do soquete da lâmpada, isso está correto. Mas negligencia a possibilidade de perdas em outros lugares devido ao uso e padrão de uso, que não apareceriam como calor desperdiçado na lâmpada, mas na usina, na rede de distribuição etc. A conclusão provavelmente não foi alterada.
Chris Stratton
@ ChrisStratton: Se a infraestrutura é modelada como resistiva, é semelhante à situação com filamentos de alta e baixa temperatura; se a infraestrutura é mais "complicada", tudo é possível. De fato, se um edifício que é servido por cabos longos tiver uma carga altamente indutiva, ligar uma lâmpada em série com uma tampa grande poderia - pelo menos em teoria - reduzir as perdas de linha em uma quantidade muito maior do que a energia consumida pela lâmpada.
Supercat
"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". Essas frases não se contradizem completamente ....? A única maneira de consumir mais energia é mais calor, mas a que consome mais energia libera menos calor ...?
Afixe
11
@ Cafe - na verdade, eles não, mas não é uma situação que pode durar. Uma lâmpada quente dissipa mais calor, porque a taxa de dissipação é uma função da temperatura. No entanto, o fracasso da lâmpada fria em dissipar o máximo resultará rapidamente em uma lâmpada quente.
Chris Stratton
0
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.
Respostas:
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:
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.
fonte
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):
fonte
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.
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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.
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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".
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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
fonte