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Energie, Leistung, Watt & Kilowattstunde
- Energiemengen werden in Kilowattstunden ausgedrückt. © Fotolia
In der Physik ist Energie die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Unter Leistung versteht man die pro Zeit umgesetzte Energie oder die pro Zeit verrichtete Arbeit.
Energie und Leistung
Energie:
Die Energie ist eine physikalische Größe, die in allen Teilgebieten der Physik sowie in der Technik, der Chemie, der Biologie und der Wirtschaft eine zentrale Rolle spielt. Physikalisch betrachtet ist Energie die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.
Leistung:
Die Leistung ist eine physikalische Größe und ergibt sich als Quotient aus verrichteter Arbeit (W in Joule) oder dafür aufgewendeter Energie (E in Joule) und der dazu benötigten Zeit.
P (Leistung) = E (Energie) / t (Zeit) = W (Arbeit) / t (Zeit)
Ein Beispiel: Um 30 Liter Wasser für ein Duschbad von knapp 10 °C auf 38 °C zu erwärmen, braucht man eine Energiemenge von 1 Kilowattstunde (kWh).
| Leistung = Energie / Zeit | Energie = Leistung x Zeit |
|---|---|
| Will man die Erwärmung innerhalb von 15 Minuten (0,25 h) erreichen, erfordert dies eine Leistung von (1 kWh/0,25 h =) 4 Kilowatt (kW). | Heizt man das Wasser mit einer Leistung von 10 Kilowatt (kW) sechs Minuten (1/10h) lang auf, dann führt man ihm eine Energiemenge von (10 kW x 1/10 h =) 1 Kilowattstunde (kWh) zu, so dass sich die gleiche Erwärmung ergibt. |
Einheiten
Um Wasser zu erwärmen, das Gasgemisch in einer Energiesparlampe zu entzünden oder einen Motor drehen zu lassen, wird Energie benötigt. Im Alltag wird für Energie die Maßeinheit Kilowattstunde (kWh) verwendet. Läuft ein Gerät mit einer Leistung von einem Kilowatt (kW) insgesamt eine Stunde lang, führt dies zu einem Energieverbrauch von einer Kilowattstunde oder 1.000 Wattstunden (Wh).
Die abgeleitete SI-Einheit (internationales Einheitensystem) für Arbeit, Energie und Wärmemenge ist das Joule (J): Ein Joule entspricht einem Newtonmeter bzw. einer Wattsekunde:
- 1 J = 1 Nm =1 Ws
Oder anders: Wenn Elektrizität mit der Spannung von einem Volt und der Stromstärke von einem Ampère während einer Sekunde gebraucht wird, entspricht dies einer Ws bzw. einem Joule (3.600 kJ = 1 kWh).
Für Leistung wird das Watt (W) oder ein Vielfaches davon, zum Beispiel Kilowatt (kW) und Megawatt (MW) verwendet:
- 1.000 W = 1 kW
- 1.000 kW = 1 MW
Elektrische Leistungsaufnahme
Bei elektrischen Geräten wird meist nicht die aus dem Stromnetz aufgenommene Leistung angegeben, sondern die maximale Stromstärke (Ampère) und die Spannung (Volt). Daraus lässt sich leicht die maximale elektrische Leistungsaufnahme des Gerätes (angenommene Leistung) errechnen:
- Leistung = Spannung x Stromstärke
- Watt = Volt x Ampère
Aufgenommene Leistung und Nutzleistung
Als Nutzleistung wird der nutzbare Anteil der aufgenommenen Leistung bezeichnet. Die aufgenommene Leistung ist stets größer als die Nutzleistung, da stets Umwandlungsverluste auftreten.
Bei Elektromotoren werden meist beide Leistungswerte genannt: Die aus dem Stromnetz aufgenommene Leistung in kVA und die nutzbare Leistung an der Welle des Motors in kW. Zwischen beiden Werten kann - je nach Wirkungsgrad des Motors - ein Unterschied von 5 bis 20 Prozentpunkten bestehen.
