Was hat Leistung mit Watt zu tun? Was ist der Unterschied von kWh zu kW?
Diese Fragen und wie die Einheiten zusammenhängen klären wir hier auf.
Um Stromrechnungen oder Angaben zu einer Solaranlage verstehen zu können, ist ein Grundverständnis der damit zusammenhängenden Angaben, Einheiten und Einheitenvorsätze hilfreich. Auch bei der Benutzung des vZEV Rechners kann ein Grundverständnis einiges erleichtern.
Die Verwirrung beginnt oft schon bei der Unterscheidung von "Leistung" und "Watt" oder "W". Oder "kW" und "kWh".
Es ist aber Einfach:
Die folgende Tabelle bietet eine Übersicht über die wichtigsten Physikalischen Grössen im Zusammenhang mit dem angestrebten Grundverständnis:
| Physikalische Grösse | Einheit | Einheitenzeichen | Formelzeichen |
|---|---|---|---|
| Leistung | Watt | W | P |
| Spannung | Volt | V | U |
| Strom(stärke) | Ampere | A | I |
| Energie | Joule | J | E / W |
| Zeit | Sekunde | s | t |
Wir sprechen also beispielsweise von Leistung, Spannung und Strom und nicht etwa von erfundenen Bezeichnungen wie "Wattzahl", "Wattangabe" oder "Voltzahl".
Die Angaben wie viel von der jeweiligen Einheit wird jedoch mit der Einheit, bzw. dem Einheitenzeichen gemacht. Beispiel 230 Volt oder 230 V. Oder 100 Watt oder 100 W.
Nicht korrekt wäre 100 P um eine Leistung anzugeben. Denn das P wird Formeln verwendet, um die Leistung anzugeben, wie beispielsweise: P = U * I
In obiger Tabelle fällt auf, dass die Energie in Joule angegeben wird. Bei Solaranlagen/Strormechnungen etc. kennen wir die Angebe von Energie aber in kWh.
Das Joule ist in der Tat die SI-Einheit für Energie. Ein Joule entspricht einer Energiemenge von 1 Watt während 1 Sekunde. Es gilt also: 1 J = 1 W * 1 s oder eben: E = P * t
Ein kWh ("Kilowattstunde") hingegen bedeutet 1000 Watt (wegen dem Einheitenvorsatz k, siehe weiter unten) während einer Stunde.
Es gilt also: 1 Wh = 3600 J.
oder: 1 kWh = 3'600 kJ = 3.6 MJ.
Um bei extrem kleinen oder grossen Angaben nicht viele Nullen vor oder nach dem Komma (oder je nach Schreibweise/Region auch Punkt) setzen zu müssen, gibt es Einheitenvorsätze. Das sind nichts weiter als vordefinierte Multiplikatoren oder Divisoren.
Aus der Primarschule kennt man den Einheitenvorsatz "k". Mindestens im Zusammenhang mit dem Kilogramm ("kg"), wo 1000 Gramm gemeint sind.
Wenn es um Leistungen, Ströme etc. geht hat der Einheitenvorsatz "Kilo" (k) die genau gleiche Bedeutung. 1 kV bedeutet 1000 V.
Nun gibt es noch weitere Einheitenvorsätze wie Mega (M, vorsicht: gross geschrieben!) womit eine Million (10⁶) gemeint ist oder das Milli (m, klein geschrieben!) womit ein tausendstel (10⁻³) gemeint ist.
Die folgende Tabell zeigt die gängigsten Einheitenvorsätze in der Elektrotechnik:
| Faktor | Name (Deutsch) | Symbol |
|---|---|---|
| 10¹² | Tera | T |
| 10⁹ | Giga | G |
| 10⁶ | Mega | M |
| 10³ | Kilo | k |
| 10⁻³ | Milli | m |
| 10⁻⁶ | Mikro | µ |
| 10⁻⁹ | Nano | n |
| 10⁻¹² | Piko | p |
Korrekterweise wird zwischen dem Wert und dem Einheitenzeichen ein Leerschlag platziert. Zwischen Einheitenvorsatz und Einheitenzeichen jedoch nicht.
Beispiel korrekte Angaben:
Eigentlich nicht korrekt aber oft zu sehen (wird teilweise auch zum Platz sparen so geschrieben):
Nicht korrekt:
Nun wissen wir also, dass 20 kW einer Leistung von 20'000 W entspricht. Aber was bedeutet das?
Die wichtigsten Einheiten im Zusammenhang mit Stromrechnungen, Solaranlagen und vZEV werden erklärt.
Spannung liegt an. Spannung fliesst nicht.
Spannung baut sich auf und ist nötig, damit ein Stromfluss entstehen und damit Leistung ausgetauscht werden kann. Die Spannung im Stromnetz wird konstant gehalten. Wechselrichter sorgen dafür, dass die Leistung von der Solaranlage geregelt ins Haus/Netz gespiesen wird.
Zur Einfachheit gehen wir hier nicht weiter auf die Spannung ein.
Analogie: Die Spannung kann man sich als den Wasserdruck vorstellen, der in einer Leitung herrscht.
Strom fliesst. Strom liegt nicht an.
Solange an einer Steckdose nichts eingesteckt ist, gibt es keinen Stromfluss (Leckströme ausser Acht gelassen).
Ein Strom fliesst erst, wenn es einen Stromkreis gibt. Wie viel Strom in diesem Fall fliesst hängt von der Spannungsquelle, seinem Innenwiderstand und vom Widerstand des Verbrauchers ab. Die Theorie dazu ist für ein absolutes Grundverständnis für Stromrechnungen oder vZEV in der Regel nicht nötig, weshalb wir zur Einfachheit auf eine Erläuterung verzichten.
Analogie: Den Strom kann man sich als die Menge an Wasser vorstellen, die aus einer Leitung kommt. Sie wird in dieser Analogie durch den Druck bestimmt und hängt davon ab, wie gut das Wasser aus der Leitung fliessen kann.
Leistung wird abgegeben oder aufgenommen.
Leistung = Spannung * Strom
oder:
P = U * I
Beispiel 1: An einer Steckdose liegt (einphasig) 230 V an. Es wird ein Verbraucher eingesteckt, der einen Stromfluss von 2 A erzeugt. Welche Leistung wird bezogen?
Antwort: 230 V * 2 A = 460 W
Beispiel 2: Eine Solaranlage erzeugt bei 1 kV eine Leistung von 10 kW. Wie viel Strom fliesst?
Antwort: I = P / U = 10 kW / 1 kV = 10'000 W / 1'000 V = 10 A
Analogie: Die Leistung kann man sich als Zusammenspiesl von Wasserdruck und Menge an Wasser vorstellen, die aus einer Leitung kommt.
Spezialfall: Peak-Leistung bei Solaranlagen/Solarpanels [kWp]
Solarpanel geben bei maximaler Sonneneinstrahlung die maximale Leistung ab. Diese maximal mögliche Leistung (sie wird nur zu absoluten Spitzenzeiten erreicht) wird in Wp oder kWp angegeben. Es kommt also nur der Suffix "p" hinzu, um anzugeben, dass es sich um eine "peak" Leistung handelt.
Energie entspricht immer einer Leistung die während einer Zeit abgegeben doer aufgenommen wurde.
Energie = Leistung * Zeit
Beispiel: Eine Solaranlage gibt während 3 Stunden 500 Watt ab. Wie viel Energie ist das?
Antwort: 3 h * 500 W = 1500 Wh = 1.5 kWh
Analogie: Füllen wir einen Swimmingpool mit einer Leitung während einer bestimmten Zeit (z.B. während einer Stunde), dann ist die Menge an Wasser, mit der der Pool gefüllt ist die Energiemenge. In dieser Analogie ist das Resultat also die Menge an Wasser die aus einer Leitung kommt (Leistung) multipliziert mit der Zeit.