Wattstunde

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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] Dadurch[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.

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.

Zusammenhang mit anderen Energieeinheiten[Bearbeiten]

Die Wattstunde leitet sich aus der SI-Einheit Joule ab:

  • 1 Wh = 3600 Ws (Wattsekunde) = 3600 Joule = 3,6 Kilojoule (kJ).

Dementsprechend gilt 1~\mathrm{J}=2{,}778\cdot 10^{-4}~\mathrm{Wh}.

Die Einheit Wattstunde wird meistens mit dem dezimalen SI-Vorsatz 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 entspricht das einer Energie von einer Kilowattstunde.

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: so entsprechen z. B. 1000 Megawattstunden einer Gigawattstunde usw.

Fehlerhafte Schreibweise[Bearbeiten]

Teilweise findet man die fehlerhafte Angabe kW/h statt kWh.

Richtig ist jedoch:

1~\mathrm{kWh} = 1 ~ \text{Kilowatt} \cdot 1 ~ \text{Stunde}

oder:

1000~\mathrm{Wh} = 1000 ~ \text{Watt} \cdot 1 ~ \text{Stunde}

Die Leistung (angegeben in Watt) ist der Quotient aus Energie und Zeit, somit erhält man die Energie wieder durch Multiplikation mit der Zeit.

\text{Arbeit} = \text{Leistung}\cdot \text{Zeit}

Beispiele[Bearbeiten]

Mit der Energie 1 kWh kann man beispielsweise:

  • 50 Stunden an einem Laptop arbeiten (bei einer Leistung von 20 Watt)
  • Fünf Stunden am Computer arbeiten (bei einer Leistung von 200 Watt)
  • Sieben Stunden fernsehen (bei einer Leistung von ca. 140 Watt)
  • Rund 15 Stunden fernsehen mit einem modernen Gerät mit Flüssigkristallanzeige (bei einem Leistungsbedarf von rund 65 Watt)
  • 25 Minuten staubsaugen (bei einer Leistung von 2400 Watt)
  • Eine Dreiviertelstunde Haare trocknen (bei einer Leistung von 1400 Watt)
  • Einen Eimer voll Wasser (10,75 Liter) unter normalem Druck von 20 °C auf 100 °C erhitzen
  • 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]

Zwar wird die Einheit kWh hauptsächlich für elektrische Verbraucher oder Heizungen verwendet, allerdings lässt sie sich auch mit dem Energieumsatz eines Menschen vergleichen. Ein für einen erwachsenen Mann (ohne schwere körperliche Arbeit) typischer täglicher Umsatz von 9000 kJ entspricht 2,5 kWh. Mit der 1 kWh aus dem Beispiel oben kann ein ca. 80 kg schwerer Mensch 10 km laufen.[4]

Megawatttag[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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 \frac{10^9\cdot 365 \cdot 24\cdot 3600}{1000\cdot 3600}\,\mathrm{kWh} = 8{,}76\cdot 10^9 \,\mathrm{kWh} = 8{,}76 \,\mathrm{TWh}

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Das Internationale Einheitensystem (SI). Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre „Le Système international d’unités/The International System of Units (8e edition, 2006)“. In: PTB-Mitteilungen. 117, Nr. 2, 2007 (übersetzt von Cecile Charvieux) (Online Version (PDF-Datei, 1,4 MB)).
  2. aufgrund der EU-Richtlinie 80/181/EWG in den Staaten der EU bzw. dem Bundesgesetz über das Messwesen in der Schweiz
  3.  Konrad Mertens: Photovoltaik. Carl Hanser, München 2011, ISBN 978-3-446-42172-1.
  4. Runner's World Kalorien-Kalkulator. Abgerufen am 10. November 2012 (wobei mit 1 kcal = 4,184 kJ = 4184 Ws = 1,162 Wh umzurechnen ist).