energianpitoisuudet

Energianpitoisuus, tai energian määrä per massayksikkö tai tilavuus, kuvaa sitä, kuinka paljon energiaa järjestelmässä on suhteessa sen massaan tai tilavuuteen. Yleisesti erotellaan gravimetrinen energianpitoisuus (energia per massa, esimerkiksi MJ/kg tai Wh/kg) ja volumetrinen energianpitoisuus (energia per tilavuus, esimerkiksi MJ/L tai Wh/L). Arvot riippuvat aineesta sekä mitta- ja olosuhteista.

Polttoaineissa gravimetrinen energianpitoisuus on tavallisesti korkea: bensiinillä noin 44 MJ/kg, dieselillä noin 42–45 MJ/kg, etanolilla noin 30 MJ/kg. Tilavuutta tarkastelevat arvot ovat alhaisempia nesteytettyjen nesteiden tiheyden vuoksi: bensiinillä noin 34–36 MJ/L, dieselillä noin 35–38 MJ/L. Vedyn energian määrä per massa on erittäin suuri (noin 120–142 MJ/kg), mutta tilavuudessa se on huomattavasti pienempi, noin 0,012–0,013 MJ/L.

Sähköisissä energiantuotantomuodoissa akkujen energianpitoisuus vaihtelee. Litiumioniakut tarjoavat gravimetrisen noin 150–250 Wh/kg (noin 0,54–0,90 MJ/kg) ja tilavuudessa noin 500–700 Wh/L (noin 1,8–2,5 MJ/L). Arvot riippuvat kemiallisesta koostumuksesta ja pakkauksesta, ja ne vaikuttavat esimerkiksi sähköajoneuvojen kantamaan sekä laitteiden koon ja painon optimointiin.

Ravinnon energianpitoisuus vaihtelee suuresti: rasvat noin 9 kcal/g (noin 37 MJ/kg), proteiinit ja hiilihydraatit noin 4 kcal/g (noin 16–17 MJ/kg). Tämä määrää, kuinka paljon energiaa ruokayksikköön mahtuu, ja vaikuttaa ruokavalioiden suunnitteluun.

Energianpitoisuus on keskeinen parametri suunnittelussa ja arvioinnissa, sillä se määrittää sekä kantamaa että tilantarvetta sekä kustannus- ja turvallisuusnäkökulmia eri sovelluksissa.