Energie
Der Unterschied Watt - Wattstunden
Der Unterschied zwischen Watt (Leistung) und Wattstunde (Energie) lässt sich gut anhand der Fließgeschwindigkeit und des Wasserverbrauchs veranschaulichen. So kann sich die Fließgeschwindigkeit (Leistung) beim Aufdrehen des Wasserhahns erhöhen und muss nicht konstant sein. Dadurch ändert sich der Wasserverbrauch (Energieverbrauch) in einem bestimmten Zeitraum.
Ein realer Anwendungsfall ist eine Solaranlage. Im Gegensatz zu einem Atomkraftwerk, das konstant Leistung erzeugen kann, ist eine Solaranlage von der Sonne abhängig. Wenn die Sonne nicht scheint, hat die Solaranlage wenig Leistung (Watt) und kann einen Energiespeicher (Wattstunden) nur sehr langsam aufladen. Je stärker die Sonne scheint, umso schneller wird der Speicher aufgeladen. (Keine realen Werte in der Animation)
Watt [W]
- entspricht der Leistung
- wie schnell etwas Energie erzeugt oder verbraucht (Geschwindigkeit)
- ein bisschen Energie / Sekunde
Aber was kann man sich unter einem Watt vorstellen? Angenommen, eine Person braucht 1 Sekunde um ein Smartphone vom Tisch zu heben und vor das Gesicht zu halten. Dazu würde man dann in etwa ein Watt Leistung oder eben ein bisschen Energie pro Sekunde benötigen. Ein Watt ist also nicht gerade viel. Wenn wir vom Energiesektor reden, werden die Wattzahlen auch bedeutend größer. Zur Vereinfachung werden sie in folgende Einheiten unterteilt:
- 1 Kilowatt [kW] = 1 000 Watt
- 1 Megawatt [MW] = 1 000 000 Watt
- 1 Gigawatt [GW] = 1 000 000 000 Watt
- 1 Terawatt [TW] = 1 000 000 000 000 Watt
Wattstunden [Wh]
- entspricht der Energie
- dem Energieverbrauch
- der Energieproduktion
- der Energiespeicherung
Die Wattstunden bzw. Kilowattstunden sind von der Stromrechnung bekannt. Wattstunden geben an, wie viel Energie z.B. eine Maschine verbraucht, um zu funktionieren. Zurück zu dem Beispiel vom Smartphone: Jetzt stellen wir uns vor, eine Maschine wiederholt den Vorgang dauerhaft. Das Smartphone wird kurz hochgehoben und wieder abgelegt, die ganze Zeit. Pro Anheben und Ablegen verbraucht benötigt die Maschine 1 Watt (Leistung). In einer Stunde verbraucht die Maschine dann 1 Watt * 1 Stunde = 1 Wattstunde. Zum Vergleich: Eine Glühbirne verbraucht pro Stunde in etwa 60 Wh, ein Laptop oder Fernseher benötigt nur etwa ein Drittel mehr. Ein durchschnittlicher Einpersonenhaushalt verbraucht in etwa 4 000 Wh am Tag oder 1 500 000 Wattstunden im Jahr. Deutschland hat 2018 insgesamt 513 Terawattstunden verbraucht also 513.000.000.000.000 Wattstunden.
Erzeugung
Windkraftanlage3 MW6 GWh / Jahr
nicht konstant
mittelgroßer Solarpark2 MW2 GWh / Jahr
nicht konstant
Kohlekraftwerk500 MW2,5 TWh / Jahr
konstant
Zu beachten ist, dass bei der Energieerzeugung oft die maximale Leistung angegeben wird. Eine durchschnittliche Windkraftanlage kann eine maximale Leistung von 3 MW abgeben. Die tatsächliche Leistung liegt jedoch zwischen 0 und 3 MW, weil nicht immer Wind weht. An Land installierte Windkraftanlagen liefern ihre maximale Leistung durchschnittlich an 1960 Stunden (82 Tagen bzw. 22%) im Jahr. Daraus ergibt sich eine jährliche Energieproduktion von ca. 6 Gigawattstunden.
Daneben gibt es aber Kraftwerke, die Energie konstant produzieren können, wie z.B. Kohle- oder Atomkraftwerke. Diese sind zwar abhängig vom Brennstoff - dieser steht aber stets zur Verfügung und kann je nach Bedarf eingesetzt werden. Anders sieht es bei Wind- oder Solarkraftwerken aus: : hier ist man von der Natur abhängig, die zwar den Antrieb (Wind, Sonne) kostenlos zur Verfügung stellt, jedoch gibt es keine Möglichkeit den Bedarf zu regeln. Wenn kein Wind weht, gibt das Kraftwerk keine Leistung ab und keine Energie wird produziert. Deswegen ist es sehr wichtig, die Energie z.B. mechanisch (Pumpspeicher) elektrisch (Batterien) oder chemisch (Wasserstoff) an wind- und sonnenreichen Tagen zu speichern.
Vergleiche Erzeugung
| Erklärung | Windkraftanlage | Solarpark | Atomkraftwerk |
|---|---|---|---|
| erzeugte Energie bzw.wie schnell wird die Energie erzeugt- maximal | 3 MW | 2 MW | 1400 MW |
| Energieerzeugung in einer Stunde - maximal | 3 MWh | 2 MWh | 1400 MWh |
| Energieerzeugung in einer Stunde - minimal(kein Wind, keine Sonne) | 0 MWh | 0 MWh | 1400 MWh (wenn es nicht manuell gedrosselt wird) |
Stromverbrauch/ Jahr
1500 KWhpro Person
15 GWhKleinstadt (10 000 Einwohner)
150 GWhStadt (100 000 Einwohner)
Der Verbrauch hängt davon ab, wie und welches Gerät benutzt wird. Lässt man eine 60-Watt-Glühbirne eine Stunde lang brennen, beträgt der Verbrauch immer 60 Wattstunden. Bei einem Elektroauto ist das ganz anders, denn man kann mit 30 km/h durch die Stadt fahren, aber auch mit 130 km/h auf der Autobahn. Auf der Autobahn verbraucht man natürlich viel mehr Wattstunden (analog zum Benzinverbrauch) aus der Batterie als in der Stadt.
Vergleiche Verbrauch
| Erklärung | Benzin-Auto | Elektro-Auto | Glühbirne |
|---|---|---|---|
| benötigte Energie bzw.wie schnell wird die Energie verbraucht- Durchschnitt | 5 Liter Benzin pro Stunde | 15kW | 60 Watt |
| Energieverbrauch in einer Stunde - maximal | 8 Liter | 20kWh | 60 Wattstunden |
| Energieverbrauch in einer Stunde - minimal | 4 Liter | 10kWh | 60 Wattstunden |
