Energianpitoisuus

Energianpitoisuus tarkoittaa sitä, kuinka paljon energiaa jokin aine tai järjestelmä voi varastoida suhteessa sen massaan tai tilavuuteen. Yleisesti puhutaan kahdesta pää-käsiteestä: gravimetrisestä energianpitoisuudesta, joka kertoo energian määrän per massayksikkö (esim. J/kg tai Wh/kg), ja tilavuusenergianpitoisuudesta, joka kuvaa energian määrää per tilavuusyksikkö (esim. J/L tai Wh/L).

Vertailua varten energianpitoisuudet riippuvat sekä materiaalista että tilasta. Polttoaineet kuten bensiini ja diesel ovat poikkeuksellisen tiheitä sekä massaan että tilavuuteen mitattuna. Esimerkiksi bensiinin gravimetrinen energianpitoisuus on noin 44–46 MJ/kg ja tilavuudellinen noin 34–35 MJ/L; dieselin vastaavat arvot ovat noin 42–46 MJ/kg ja noin 38–39 MJ/L.

Vety on esimerkki aineesta, jossa gravimetrinen energianpitoisuus on erittäin korkea (noin 120–142 MJ/kg), mutta tilavuudellinen energianpitoisuus on tavanomaisissa säilytysjärjestelyissä huomattavasti alhaisempi, koska vetyä säilytetään usein korkeanpaineisena kaasuna tai nestemäisenä; tilavuusenergia riippuu säiliöstä ja voi olla useista MJ/L:stä joihinkin kymmeniin MJ/L.

Sähköisissä akuissa, kuten litiumioniakuissa, gravimetrinen energianpitoisuus on pienempi: tyypillisesti noin 0,2–0,3 kWh/kg (noin 0,7–1,1 MJ/kg). Tilavuudessa arvo on yleensä noin 0,5–1,0 kWh/L (noin 1,8–3,6 MJ/L). Energianpitoisuudet vaikuttavat ratkaisevasti laitteiden ja ajoneuvojen kantamiin, suorituskykyyn, kustannuksiin ja turvallisuuteen.

Energianpitoisuus on keskeinen tekijä erityisesti kuljetus- ja energiavarastointisovelluksissa, missä se määrittää pitkälti toiminnan keston ja toimintakyvyn.