Energie

Unterschied zwischen Watt und Wattstunden

Der Unterschied zwischen Watt (Leistung) und Wattstunde (Energie) lässt sich anschaulich am Beispiel von Fließgeschwindigkeit und Wasserverbrauch verdeutlichen. Die Fließgeschwindigkeit (Leistung) steigt, wenn der Wasserhahn weiter aufgedreht wird, und muss nicht konstant bleiben. Dadurch ändert sich der Wasserverbrauch (Energieverbrauch) über einen bestimmten Zeitraum hinweg.

Ein realer Anwendungsfall ist eine Solaranlage. Im Gegensatz zu einem Atomkraftwerk, das konstant Leistung erzeugen kann, ist eine Solaranlage von der Sonne abhängig. Bei geringer Sonneneinstrahlung produziert die Solaranlage nur wenig Leistung (Watt) und lädt den Energiespeicher (Wattstunden) entsprechend langsamer auf. Je intensiver die Sonne scheint, desto schneller erfolgt die Aufladung des Speichers.
(Hinwies: Die Animation zeigt keine realen Werte)

Watt [W]

entspricht der Leistung
wie schnell etwas Energie erzeugt oder verbraucht (Geschwindigkeit)
ein bisschen Energie / Sekunde

Was bedeutet eigentlich ein Watt?
Stellen Sie sich vor, eine Person braucht etwa eine Sekunde, um ein Smartphone vom Tisch aufzuheben und vor das Gesicht zu halten. Für diese Aktion würde ungefähr eine Leistung von einem Watt oder eine kleine Energiemenge pro Sekunde benötigt. Ein Watt ist also eine relativ geringe Leistungseinheit.

Im Energiesektor hingegen sprechen wir von wesentlich größeren Wattzahlen, die zur besseren Übersicht wie folgt unterteilt werden:

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

Wattstunden bzw. Kilowattstunden kennt man von der Stromrechnung. Sie geben an, wie viel Energie eine Maschine benötigt, um zu funktionieren.

Betrachten wir erneut das Beispiel mit dem Smartphone: Angenommen, eine Maschine hebt das Smartphone immer wieder kurz an und legt es dann wieder ab – und benötigt dafür jedes Mal etwa 1 Watt Leistung. In einer Stunde würde die Maschine dabei 1 Watt * 1 Stunde = 1 Wattstunde verbrauchen.

Zum Vergleich:

Eine Glühbirne verbraucht etwa 60 Wh pro Stunde. Ein Laptop oder Fernseher benötigt rund ein Drittel mehr Energie pro Stunde.
Ein durchschnittlicher Einpersonenhaushalt verbraucht etwa 4.000 Wh täglich oder 1.500.000 Wh jährlich.
2018 lag der Gesamtenergieverbrauch in Deutschland bei 513 Terawattstunden, also 513.000.000.000.000 Wh.

Erzeugung

Windkraftanlage
3 MW
6 GWh / Jahr

nicht konstant

mittelgroßer Solarpark
2 MW
2 GWh / Jahr

nicht konstant

Kohlekraftwerk
500 MW
2,5 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 schwankt jedoch zwischen 0 und 3 MW, abhängig von den Windverhältnissen. An Land installierte Windkraftanlagen erreichen ihre maximale Leistung im Durchschnitt etwa 1.960 Stunden pro Jahr (das entspricht rund 82 Tagen oder 22% der Jahreszeit). Daraus ergibt sich eine jährliche Energieproduktion von etwa 6 Gigawattstunden.

Im Gegensatz dazu gibt es Kraftwerke, die kontinuierlich Energie produzieren können, wie etwa Kohle- oder Atomkraftwerke. Diese sind zwar auf Brennstoffe angewiesen, doch diese Ressourcen stehen jederzeit zur Verfügung und können bedarfsgerecht eingesetzt werden.

Anders verhält es sich bei Wind- und Solarkraftwerken: Hier hängt die Energieproduktion von natürlichen Ressourcen wie Wind und Sonne ab, die zwar kostenlos verfügbar sind, jedoch nicht gesteuert werden können. Weht kein Wind oder scheint die Sonne nicht, erzeugt das Kraftwerk keine Leistung und somit auch keine Energie. Deshalb ist es wichtig, die erzeugte Energie an wind- und sonnenreichen Tagen zu speichern – beispielsweise mechanisch (in Pumpspeichern), elektrisch (in Batterien) oder chemisch (als Wasserstoff).

Quelle

Fraunhofer ISE - aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland - Seite 43
Fraunhofer IEE

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 KWh
pro Person

15 GWh
Kleinstadt (10 000 Einwohner)

150 GWh
Stadt (100 000 Einwohner)

Quelle

Umweltbundesamt
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie -
Energieeffizienz in Zahlen 2019 - S.51

Der Energieverbrauch hängt davon ab, welches Gerät verwendet wird und wie es eingesetzt wird. Lässt man beispielsweise eine 60-Watt-Glühbirne eine Stunde lang brennen, beträgt der Verbrauch stets 60 Wattstunden. Bei einem Elektroauto hingegen variiert der Verbrauch je nach Geschwindigkeit: Fährt man mit 30 km/h in der Stadt, ist der Verbrauch wesentlich geringer als bei 130 km/h auf der Autobahn. Auf der Autobahn benötigt das Auto deutlich mehr Wattstunden aus der Batterie – vergleichbar mit einem höheren Benzinverbrauch.

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

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