Spannung, Strom und elektrische Leistung
Volt ist die Einheit für elektrische Spannung. Die Abkürzung für Volt lautet V, das Formelzeichen für die Spannung ist U. Spannungen unter 48 V werden als Kleinspannung bezeichnet; da sie nicht potentiell gefährlich sind, dürfen auch in- formierte Laien Installationen für Kleinspannungen vornehmen.
Ampere ist die Einheit für die elektrische Stromstärke. Die Abkürzung für Ampere lautet A, die Abkürzung für die Stromstärke ist I.
Die elektrische Leistung hat das Kürzel P und wird in Watt (W) angegeben.
Die elektrische Leistung ist das Produkt von Spannung und Stromstärke.
Elektrische Leistung (P) = Spannung (U) · Strom- stärke (I)
Energie, auch als Arbeit bezeichnet, ist das Produkt aus Leistung und Zeit; die Energie, Formelzeichen N, hat die Einheit Wattstunden (Wh) oder Kilo- wattstunden. Arbeit (N) = Leistung (P) · Zeit (t)
Umgekehrt ist Leistung (P) = Arbeit(N) pro Zeitein- heit (t) = N/t; leicht zu merken ist: Viel Arbeit, in kurzer Zeit verrichtet, bedeutet große Leistung.
Watt (Kilowatt, Megawatt, Milliwatt)
Watt ist die physikalische Einheit für Leistung. Im Alltag begegnet uns die Einheit, wenn zum Aus- druck gebracht wird, wie stark etwas wirkt. Zum Beispiel bei elektrischen Geräten, die wir aus dem Alltag kennen und regelmäßig nutzen, oder beim Auto, bei dem es Fahrzeuge mit viel und wenig Leis- tung gibt. Auch bei der Planung einer Solaranlage oder der Dimensionierung einer Heizung stellt sich die Frage, wie viel Leistung erforderlich ist, um den häuslichen Strom- und Wärmebedarf zu decken.
Wenn 1.000 Watt (elektrische Leistung) genau eine Stunde lang genutzt wird, reden wir von einem Verbrauch von 1 Kilowattstunde (kWh), also der Energiemenge.
Die Angabe der Leistung sagt noch nichts über den Energieverbrauch eines Gerätes. Das Aufbringen einer Leistung über einen gewissen Zeitraum hinweg erfordert Energie. Obwohl wir aus der Physik wissen, dass Energie immer nur umgewandelt (Energieerhaltungssatz) und nicht wirklich verbraucht wer- den kann, benutzen wir das Wort hier im Sinne der Alltagssprache.
Kilowattstunde
Das Beispiel Elektroauto eignet sich gut, um den Unterschied zwischen der Leistung (Watt) und der verbrauchten Energie (Kilowattstunde) zu vertiefen. Damit das Auto überhaupt fahren kann, muss die Batterie mit elektrischer Energie (Strom) geladen werden. Die Energiemenge, die sich in einer Batterie speichern lässt, wird in Kilowattstunden angegeben. Je mehr Kilowattstunden eine Batterie speichern kann, umso weiter kann das Auto fahren. Nehmen wir an, unser Elektroauto hat 50 kWh geladen und wir begeben uns auf eine 300 km weite Reise. Wir fahren mit einer durchschnittlichen Leistung von 15 kW (15.000 W), was eine Durchschnittsgeschwindigkeit von ca. 100 km/h erlaubt.
Daher, in- dem das Auto die 100 km in 1 Stunde mit 15 kW zurückliegt, verbraucht es für die 100 km 15 kWh und für die 300 km 45kWh.
Rechnung: 15kW · 3h = 45 kWh.
An diesem Beispiel können wir gut nach- vollziehen, wie lange die verfügbare Energiemenge (50 kWh in der Batterie) ausreicht, d.h. wie weit wir mit dem Auto fahren können.
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