Wattstunde: Unterschied zwischen den Versionen
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Im Alltag gebräuchlich und verbreitet ist die '''Kilowattstunde''' ('''kWh'''), das Tausendfache der Wattstunde. In dieser Einheit werden vor allem Strom-, aber auch Heizwärmekosten abgerechnet und mit Messeinrichtungen wie dem [[Stromzähler]] oder [[Wärmezähler]] erfasst. | [[Datei:Wechselstromzähler Keiser & Schmidt.jpg|mini|[[Ferraris-Zähler|Wechselstromzähler]] von 1913, der sein Ergebnis in Kilowattstunden angibt]] | ||
Die '''Wattstunde''' (Einheitenzeichen '''Wh''') ist eine [[Maßeinheit]] der [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] bzw. der [[Energie]]. Sie gehört zwar nicht zum [[Internationales Einheitensystem|internationalen Einheitensystem]] (SI), ist zum Gebrauch mit dem SI aber zugelassen.<ref>{{Literatur |Titel=Das Internationale Einheitensystem (SI) |TitelErg=Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre „Le Système international d’unités/The International System of Units (8e édition, 2006)“ |Sammelwerk=PTB-Mitteilungen |Band=117 |Nummer=2 |Datum=2007 |Übersetzer=Cécile Charvieux |Online=[https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/Themenrundgaenge/ImWeltweitenNetzDerMetrologie/si.pdf Online] |Format=PDF |KBytes=1400}}</ref> In der EU und in der Schweiz<ref>aufgrund der [[Richtlinie 80/181/EWG|EU-Richtlinie 80/181/EWG]] in den Staaten der EU bzw. dem [http://www.admin.ch/ch/d/sr/941_20/ Bundesgesetz über das Messwesen] in der Schweiz</ref> ist sie eine [[Gesetzliche Einheit|gesetzliche Maßeinheit]]. Eine Wattstunde entspricht der Energie, welche ein [[System]] (z. B. [[Maschine]], [[Mensch]], [[Glühlampe]]) mit einer [[Leistung (Physik)|Leistung]] von einem [[Watt (Einheit)|Watt]] in einer [[Stunde]] aufnimmt oder abgibt. Eine 50-Watt-Glühlampe, die eine Stunde lang leuchtet, setzt also 50 Wh um. | |||
Im Alltag gebräuchlich und verbreitet ist die '''Kilowattstunde''' ('''kWh'''), das Tausendfache der Wattstunde. In dieser Einheit werden vor allem Strom-, aber auch Heizwärmekosten abgerechnet und mit Messeinrichtungen wie dem [[Stromzähler]] oder [[Wärmezähler]] erfasst. | |||
Anders als bei der Einheit [[Kilometer pro Stunde]], die km/h geschrieben wird, weil dabei durch die Stunde dividiert wird, ist bei der Kilowattstunde kWh kein „/“ zu schreiben, weil hier mit der Stunde multipliziert wird. Die Schreibweise „kW/h“ ist daher falsch. | |||
Bei der Angabe der Stromproduktion von [[Elektrizitätswerk]]en oder des [[Bedarf an elektrischer Energie|Bedarfs an elektrischer Energie]] ganzer Länder werden die [[Vorsätze für Maßeinheiten|Vorsätze]] ''Mega (M)'' (für eine [[Million]]), ''Giga (G)'' (für eine [[Milliarde]]) oder ''Tera (T)'' (für eine [[Billion]]) der entsprechenden Einheit verwendet, um handlichere Zahlenwerte zu erhalten. Beispiele: | |||
* 1000 Kilowattstunden = 1 Megawattstunde (MWh) | |||
* 1000 Megawattstunden = 1 Gigawattstunde (GWh) | |||
* 1000 Gigawattstunden = 1 Terawattstunde (TWh) | |||
* 1000 Terawattstunden = 1 Petawattstunde (PWh) | |||
== Zusammenhang mit anderen Energieeinheiten == | == Zusammenhang mit anderen Energieeinheiten == | ||
{{Siehe auch|Energie#Einheiten|titel1=Überblick über Energieeinheiten und typische Größenordnungen}} | {{Siehe auch|Energie#Einheiten|titel1=Überblick über Energieeinheiten und typische Größenordnungen}} | ||
Die Wattstunde leitet sich aus der [[Internationales Einheitensystem|SI-Einheit]] [[Joule]] ab: | Die Wattstunde leitet sich aus der [[Internationales Einheitensystem#SI-Präfixe|SI-Einheit]] [[Joule]] ab: | ||
* 1 Wh = 3600 Ws (Wattsekunde) = 3600 Joule = 3,6 Kilojoule (kJ). | * 1 Wh = 3600 Ws (Wattsekunde) = 3600 Joule = 3,6 Kilojoule (kJ). | ||
Die Einheit Wattstunde wird | Die Einheit Wattstunde wird meist mit dem dezimalen [[Vorsätze für Maßeinheiten#SI-Präfixe|SI-Präfix]] ''Kilo'' verwendet (z. B. bei der Stromabrechnung). | ||
* 1 Kilowattstunde (kWh) = 1 [[Watt (Einheit)|kW]] · 1 [[Stunde|h]] = 1000 Watt · 1 [[Stunde|h]] = 1000 Wh = 1000 W · 3600 [[Sekunde|s]] = 3,6 · 10<sup>6</sup> J = 3,6 Megajoule (MJ) | |||
Wenn beispielsweise eine [[Solaranlage]] mit der [[Leistung (Physik)|Leistung]] von einem Kilowatt eine Stunde lang Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt, so liefert sie eine Kilowattstunde. | |||
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{{Siehe auch|Größenordnung (Energie)|titel1=Größenordnungen für Energien|Größenordnung (Leistung)#Kilowatt|titel2=Größenordnungen für Leistungen}} | {{Siehe auch|Größenordnung (Energie)|titel1=Größenordnungen für Energien|Größenordnung (Leistung)#Kilowatt|titel2=Größenordnungen für Leistungen}} | ||
Mit der Energie 1 kWh kann man beispielsweise: | Mit der Energie 1 kWh kann man beispielsweise: | ||
* 111 Stunden mit einem [[WLAN-Router]] einen Haushalt mit dem Internet verbinden (bei einer Leistung von 9 Watt) | |||
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* Fünf Stunden am [[Desktop-Computer]] arbeiten (bei einer Leistung von 200 Watt; bei voller Leistung, in der Regel schwankt diese sehr) | |||
* Fünf Stunden am [[Computer]] arbeiten (bei einer Leistung von 200 Watt; bei voller Leistung, in der Regel schwankt diese sehr | * Rund 15 Stunden fernsehen mit einem Gerät mit [[Flüssigkristallanzeige]] (bei einem Leistungsbedarf von rund 65 Watt) | ||
* Rund 67 Minuten [[Staubsauger#Begrenzung der Leistungsaufnahme|staubsaugen]] (bei einer Leistung von 900 Watt) | |||
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* Eine Dreiviertelstunde [[Haartrockner|Haare trocknen]] (bei einer Leistung von 1400 Watt) | * Eine Dreiviertelstunde [[Haartrockner|Haare trocknen]] (bei einer Leistung von 1400 Watt) | ||
* 40 Minuten auf einer [[Kochfeld|Kochplatte]] auf Höchststufe [[kochen]] (bei einer Leistung von 1500 Watt) | |||
* Etwa elf Minuten lang seinen durchschnittlichen Bedarf an [[Primärenergie]] (Leistungsaufnahme in Deutschland im Schnitt etwa 5,5 kW) decken | |||
* Einen Eimer voll [[Wasser]] (10,75 [[Liter]]) unter [[Normaldruck|normalem Druck]] von 20 °C auf 100 °C erhitzen | * Einen Eimer voll [[Wasser]] (10,75 [[Liter]]) unter [[Normaldruck|normalem Druck]] von 20 °C auf 100 °C erhitzen | ||
* Mit einem [[Pkw]] mit Verbrennungsmotor rund 1,7 km weit fahren (bei einem typischen Energiebedarf von 6 Liter Benzin bzw. 60 kWh pro 100 km) | * Mit einem [[Pkw]] mit Verbrennungsmotor rund 1,7 km weit fahren (bei einem typischen Energiebedarf von 6 Liter Benzin bzw. 60 kWh pro 100 km) | ||
* Mit einem [[Elektroauto]] rund 6,7 km weit fahren (bei einem typischen Energiebedarf von 15 kWh pro 100 km) | * Mit einem [[Elektroauto]] rund 6,7 km weit fahren (bei einem typischen Energiebedarf von 15 kWh pro 100 km) | ||
* Mit einem [[Pedelec]] bei mäßigem Mittreten rund 130 km fahren (bei rund 40 bis 45 km Reichweite einer Batterieladung von 330 Wh) | * Mit einem [[Pedelec]] bei mäßigem Mittreten rund 130 km fahren (bei rund 40 bis 45 km Reichweite einer Batterieladung von 330 Wh) | ||
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Zum Vergleich ist die folgende Faustregel für den Energiegehalt von [[Primärenergie]]trägern erwähnenswert: | Zum Vergleich ist die folgende Faustregel für den Energiegehalt von [[Primärenergie]]trägern erwähnenswert: | ||
: 10 kWh ≈ 1 m³ Erdgas ≈ 1 l Öl ≈ 1 l Benzin ≈ 1 kg Kohle ≈ 2 kg Holz ≈ 10 h direktes Sonnenlicht auf 1 m² auf der Erde | : 10 kWh ≈ 1 m³ Erdgas ≈ 1 l Öl ≈ 1 l Benzin ≈ 1 kg Kohle ≈ 2 kg Holz ≈ 10 h direktes Sonnenlicht auf 1 m² auf der Erde | ||
wobei je nach [[Wirkungsgrad]] von Kraftwerk und Stromleitung nur ca. 40 % beim Verbraucher ankommen.<ref>{{Literatur | Autor=Konrad Mertens | Titel=Photovoltaik | Verlag=Carl Hanser | Ort=München | | wobei je nach [[Wirkungsgrad]] von Kraftwerk und Stromleitung nur ca. 40 % beim Verbraucher ankommen.<ref>{{Literatur |Autor=Konrad Mertens |Titel=Photovoltaik |Verlag=Carl Hanser |Ort=München |Datum=2011 |ISBN=978-3-446-42172-1}}</ref> | ||
Obwohl die Einheit kWh hauptsächlich bei [[Elektrischer Verbraucher|elektrischen Verbrauchern]] oder Heizungen Verwendung findet, lässt sie sich auch mit dem [[Energieumsatz]] eines [[Mensch]]en vergleichen: hierbei entspräche ein für einen erwachsenen [[Mann]] (ohne schwere körperliche Arbeit) typischer täglicher Umsatz von 9000 kJ einem Wert von 2,5 kWh. Somit hat er einen Durchschnittsverbrauch von etwa 100 Watt, wobei der umgerechnete | Obwohl die Einheit kWh hauptsächlich bei [[Elektrischer Verbraucher|elektrischen Verbrauchern]] oder Heizungen Verwendung findet, lässt sie sich auch mit dem [[Energieumsatz]] eines [[Mensch]]en vergleichen: hierbei entspräche ein für einen erwachsenen [[Mann]] (ohne schwere körperliche Arbeit) typischer täglicher Umsatz von 9000 kJ einem Wert von 2,5 kWh. Somit hat er einen Durchschnittsverbrauch von etwa 100 Watt, wobei der umgerechnete Pro-Kopf-Primärenergiebedarf in Deutschland ca. 5000 Watt ist, also das 50-Fache. Mit der Energie 1 kWh aus dem Beispiel oben kann ein ca. 80 kg schwerer Mensch 10 km laufen.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.runnersworld.de/kalorienkalkulator |titel=Runner's World Kalorien-Kalkulator |kommentar=wobei mit 1 kcal = 4,184 kJ = 4184 Ws = 1,162 Wh umzurechnen ist |zugriff=2012-11-10}}</ref> | ||
== Verwandte Einheiten == | == Verwandte Einheiten == | ||
=== Megawatttag === | === Megawatttag === | ||
Ein Megawatttag (MWd) ist die Energie, die ein Kraftwerk mit einer Leistung von 1 [[Watt (Einheit)|Megawatt]] an einem [[Tag]] liefert. Sie wird in der Energie- und Reaktortechnik verwendet. | Ein Megawatttag (MWd) ist die Energie, die ein Kraftwerk mit einer Leistung von 1 [[Watt (Einheit)|Megawatt]] an einem [[Tag]] liefert. Sie wird in der Energie- und Reaktortechnik verwendet. | ||
:<math>1\,\mathrm{MWd} = 10^6 \cdot 24\,\mathrm{Wh} = 86,4 \cdot 10^9\,\mathrm{J} = 24 \,\mathrm{MWh}</math> | : <math>1\,\mathrm{MWd} = 10^6 \cdot 24\,\mathrm{Wh} = 86{,}4 \cdot 10^9\,\mathrm{J} = 24 \,\mathrm{MWh}</math> | ||
=== Gigawattjahr === | === Gigawattjahr === | ||
Ein Gigawattjahr (GWa) ist die Energie, die ein Kraftwerk mit der Leistung von 1 Gigawatt in einem Jahr liefert (bei Betrieb ohne Unterbrechungen). Gigawattjahr ist in Deutschland keine [[gesetzliche Einheit]] im Messwesen, weil dort das [[Jahr]] (Einheitenzeichen: a) keine solche ist. | Ein Gigawattjahr (GWa) ist die Energie, die ein Kraftwerk mit der Leistung von 1 Gigawatt in einem Jahr liefert (bei Betrieb ohne Unterbrechungen). Gigawattjahr ist in Deutschland keine [[gesetzliche Einheit]] im Messwesen, weil dort das [[Jahr]] (Einheitenzeichen: a) keine solche ist. | ||
:<math>1\,\mathrm{GWa} \approx 10^6 \,\mathrm{kWa}\cdot 365 \mathrm{\frac{d}{a}}\cdot 24\mathrm{\frac{h}{d}} = 8{,}76\cdot 10^9 \,\mathrm{kWh} = 8{,}76 \,\mathrm{TWh}</math> | : <math>1\,\mathrm{GWa} \approx 10^6 \,\mathrm{kWa} \cdot 365 \,\mathrm{\frac{d}{a}} \cdot 24 \,\mathrm{\frac{h}{d}} = 8{,}76 \cdot 10^9 \,\mathrm{kWh} = 8{,}76 \,\mathrm{TWh} = 31{,}536 \,\mathrm{PJ}</math> | ||
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Aktuelle Version vom 28. April 2021, 12:23 Uhr
| Physikalische Einheit | |
|---|---|
| Einheitenname | Wattstunde
|
| Einheitenzeichen | $ \mathrm {Wh} $ |
| Physikalische Größe(n) | Energie, Arbeit, innere Energie, Wärme |
| Formelzeichen | $ W,\,E\, $ |
| Dimension | $ {\mathsf {M\;L^{2}\;T^{-2}}} $ |
| System | Zum Gebrauch mit dem SI zugelassen |
| In SI-Einheiten | $ \mathrm {1\,Wh=3{,}6\;kWs=3{,}6\;kJ} $ |
| Abgeleitet von | Joule |
Die Wattstunde (Einheitenzeichen Wh) ist eine Maßeinheit der Arbeit bzw. der Energie. Sie gehört zwar nicht zum internationalen Einheitensystem (SI), ist zum Gebrauch mit dem SI aber zugelassen.[1] In der EU und in der Schweiz[2] ist sie eine gesetzliche Maßeinheit. Eine Wattstunde entspricht der Energie, welche ein System (z. B. Maschine, Mensch, Glühlampe) mit einer Leistung von einem Watt in einer Stunde aufnimmt oder abgibt. Eine 50-Watt-Glühlampe, die eine Stunde lang leuchtet, setzt also 50 Wh um.
Im Alltag gebräuchlich und verbreitet ist die Kilowattstunde (kWh), das Tausendfache der Wattstunde. In dieser Einheit werden vor allem Strom-, aber auch Heizwärmekosten abgerechnet und mit Messeinrichtungen wie dem Stromzähler oder Wärmezähler erfasst.
Anders als bei der Einheit Kilometer pro Stunde, die km/h geschrieben wird, weil dabei durch die Stunde dividiert wird, ist bei der Kilowattstunde kWh kein „/“ zu schreiben, weil hier mit der Stunde multipliziert wird. Die Schreibweise „kW/h“ ist daher falsch.
Bei der Angabe der Stromproduktion von Elektrizitätswerken oder des Bedarfs an elektrischer Energie ganzer Länder werden die Vorsätze Mega (M) (für eine Million), Giga (G) (für eine Milliarde) oder Tera (T) (für eine Billion) der entsprechenden Einheit verwendet, um handlichere Zahlenwerte zu erhalten. Beispiele:
- 1000 Kilowattstunden = 1 Megawattstunde (MWh)
- 1000 Megawattstunden = 1 Gigawattstunde (GWh)
- 1000 Gigawattstunden = 1 Terawattstunde (TWh)
- 1000 Terawattstunden = 1 Petawattstunde (PWh)
Zusammenhang mit anderen Energieeinheiten
Die Wattstunde leitet sich aus der SI-Einheit Joule ab:
- 1 Wh = 3600 Ws (Wattsekunde) = 3600 Joule = 3,6 Kilojoule (kJ).
Die Einheit Wattstunde wird meist mit dem dezimalen SI-Präfix Kilo verwendet (z. B. bei der Stromabrechnung).
- 1 Kilowattstunde (kWh) = 1 kW · 1 h = 1000 Watt · 1 h = 1000 Wh = 1000 W · 3600 s = 3,6 · 106 J = 3,6 Megajoule (MJ)
Wenn beispielsweise eine Solaranlage mit der Leistung von einem Kilowatt eine Stunde lang Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt, so liefert sie eine Kilowattstunde.
Beispiele
Mit der Energie 1 kWh kann man beispielsweise:
- 111 Stunden mit einem WLAN-Router einen Haushalt mit dem Internet verbinden (bei einer Leistung von 9 Watt)
- 50 Stunden an einem Laptop arbeiten (bei einer Leistung von 20 Watt)
- Fünf Stunden am Desktop-Computer arbeiten (bei einer Leistung von 200 Watt; bei voller Leistung, in der Regel schwankt diese sehr)
- Rund 15 Stunden fernsehen mit einem Gerät mit Flüssigkristallanzeige (bei einem Leistungsbedarf von rund 65 Watt)
- Rund 67 Minuten staubsaugen (bei einer Leistung von 900 Watt)
- Eine Dreiviertelstunde Haare trocknen (bei einer Leistung von 1400 Watt)
- 40 Minuten auf einer Kochplatte auf Höchststufe kochen (bei einer Leistung von 1500 Watt)
- Etwa elf Minuten lang seinen durchschnittlichen Bedarf an Primärenergie (Leistungsaufnahme in Deutschland im Schnitt etwa 5,5 kW) decken
- Einen Eimer voll Wasser (10,75 Liter) unter normalem Druck von 20 °C auf 100 °C erhitzen
- Mit einem Pkw mit Verbrennungsmotor rund 1,7 km weit fahren (bei einem typischen Energiebedarf von 6 Liter Benzin bzw. 60 kWh pro 100 km)
- Mit einem Elektroauto rund 6,7 km weit fahren (bei einem typischen Energiebedarf von 15 kWh pro 100 km)
- Mit einem Pedelec bei mäßigem Mittreten rund 130 km fahren (bei rund 40 bis 45 km Reichweite einer Batterieladung von 330 Wh)
Zum Vergleich ist die folgende Faustregel für den Energiegehalt von Primärenergieträgern erwähnenswert:
- 10 kWh ≈ 1 m³ Erdgas ≈ 1 l Öl ≈ 1 l Benzin ≈ 1 kg Kohle ≈ 2 kg Holz ≈ 10 h direktes Sonnenlicht auf 1 m² auf der Erde
wobei je nach Wirkungsgrad von Kraftwerk und Stromleitung nur ca. 40 % beim Verbraucher ankommen.[3]
Obwohl die Einheit kWh hauptsächlich bei elektrischen Verbrauchern oder Heizungen Verwendung findet, lässt sie sich auch mit dem Energieumsatz eines Menschen vergleichen: hierbei entspräche ein für einen erwachsenen Mann (ohne schwere körperliche Arbeit) typischer täglicher Umsatz von 9000 kJ einem Wert von 2,5 kWh. Somit hat er einen Durchschnittsverbrauch von etwa 100 Watt, wobei der umgerechnete Pro-Kopf-Primärenergiebedarf in Deutschland ca. 5000 Watt ist, also das 50-Fache. Mit der Energie 1 kWh aus dem Beispiel oben kann ein ca. 80 kg schwerer Mensch 10 km laufen.[4]
Verwandte Einheiten
Megawatttag
Ein Megawatttag (MWd) ist die Energie, die ein Kraftwerk mit einer Leistung von 1 Megawatt an einem Tag liefert. Sie wird in der Energie- und Reaktortechnik verwendet.
- $ 1\,\mathrm {MWd} =10^{6}\cdot 24\,\mathrm {Wh} =86{,}4\cdot 10^{9}\,\mathrm {J} =24\,\mathrm {MWh} $
Gigawattjahr
Ein Gigawattjahr (GWa) ist die Energie, die ein Kraftwerk mit der Leistung von 1 Gigawatt in einem Jahr liefert (bei Betrieb ohne Unterbrechungen). Gigawattjahr ist in Deutschland keine gesetzliche Einheit im Messwesen, weil dort das Jahr (Einheitenzeichen: a) keine solche ist.
- $ 1\,\mathrm {GWa} \approx 10^{6}\,\mathrm {kWa} \cdot 365\,\mathrm {\frac {d}{a}} \cdot 24\,\mathrm {\frac {h}{d}} =8{,}76\cdot 10^{9}\,\mathrm {kWh} =8{,}76\,\mathrm {TWh} =31{,}536\,\mathrm {PJ} $
Einzelnachweise
- ↑ Das Internationale Einheitensystem (SI). Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre „Le Système international d’unités/The International System of Units (8e édition, 2006)“. In: PTB-Mitteilungen. Band 117, Nr. 2, 2007 (Online [PDF; 1,4 MB]).
- ↑ aufgrund der EU-Richtlinie 80/181/EWG in den Staaten der EU bzw. dem Bundesgesetz über das Messwesen in der Schweiz
- ↑ Konrad Mertens: Photovoltaik. Carl Hanser, München 2011, ISBN 978-3-446-42172-1.
- ↑ Runner's World Kalorien-Kalkulator. Abgerufen am 10. November 2012 (wobei mit 1 kcal = 4,184 kJ = 4184 Ws = 1,162 Wh umzurechnen ist).
Vorlage:Navigationsleiste Gesetzliche Nicht-SI-Einheiten
