Der Unterschied zwischen kWh und kW

Verwirrende Abkürzungen ganz einfach erklärt:

Leistung [kW]

Bei Verbrennungsmotoren ist allseits bekannt: Das Auto tankt Benzin oder Diesel, verbraucht ein paar Liter auf hundert Kilometern (= Verbrauch) und der Motor hat einige Pferdestärken [PS] (= Leistung). PS sind dabei ein mittlerweile veraltetes aber anschauliches Maß für die Leistung des Motors. Leistung steht für “Energie pro Zeit” und ist “die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie bezogen auf diese Zeitspanne” (verbrauchen kann man Energie nicht – nur umwandeln). Die korrekte internationale Maßeinheit (SI-Einheit) für Leistung – welche schon seit 1978 auch für Motorleistung von Verbrennern verwendet wird – ist Watt [W], benannt nach dem schottischen Erfinder James Watt. 1 PS sind äquivalent zu 735,5 W also 0,7355 kW. Die Leistung in Watt ist so gesehen die Arbeit, welche der Motor innerhalb einer Sekunde leistet (Joule pro Sekunde = Watt).

Somit wären wir beim ersten häufigen Schreibfehler in Form eines großen K also KW statt kW. “KW” steht aber eher für Kalenderwoche. Das kleine “k” als 1.000er Einheitenpräfix “kilo” dürfte jedem von “kg” bekannt sein (die wenigsten würden wohl KG schreiben). Korrekt ist also “kW” für Kilowatt, also 1.000 Watt. In Zusammenhang mit der Energiewende ist dann auch schon von Megawatt [MW] (nicht zu verwechseln mit mW für Milliwatt = 0,001 W) oder Gigawatt [GW] zu lesen. Daher folgt hier eine kleine Liste mit Beispielen, um eine Vorstellung der Größenordnungen zu bekommen (Quelle: Beispiele bei Wikipedia):

  • 1 Watt [W]
    • 1,5 W – durchschnittliche Leistung eines Handys
    • 15 – 300 W – Leistungsaufnahme einer typischen Glühbirne
    • 700 W – Antriebsleistung des Benz-Patent-Motorwagens von 1886 (< 1 PS)
  • 1 Kilowatt [kW] = 1.000 W
    • 2 bis 3,5 kW – Leistungsaufnahme einer typischen Waschmaschine
    • 20 bis 300 kW – typische Leistungsabgabe eines PKW-Motors mit 27–408 PS
  • 1 Megawatt [MW] = 1.000 kW = 1.000.000 W
    • 1 bis 7 MW – Nennleistung großer Windenergieanlagen
    • 8 MW – Antriebsleistung des Hochgeschwindigkeitszugs ICE 3
    • 320 MW – maximale Leistung der größten Photovoltaikanlage der Welt, Stand 2014
  • 1 Gigawatt [GW] = 1.000 MW = 1.000.000 kW = 1.000.000.000 W
    • 1 GW – typisches Kernkraftwerk
    • 18,2 GW – Drei-Schluchten-Damm in der VR China, Wasserkraftwerk
    • 43,2 GW – Triebwerksleistung der ersten Stufe einer Saturn V-Rakete

Bei Elektrofahrzeugen tritt die Leistung gleich mehrfach in Erscheinung. Zum Einen als Motorleistung für den Antrieb und zum Anderen aber auch als Ladeleistung, mit welcher der Akku wieder aufgeladen werden kann. Insbesondere die Ladeleistung ist neu für Verkäufer und Verbraucher, da sie sich stark je Stromanschluss und Ladegerät unterscheidet, während beim Verbrenner-Äquivalent, dem Tankvorgang, niemand darauf achtet, wie viele Liter pro Minute denn nun in den Tank fließen. Auf die Ladeleistung werde ich jedoch in einem späteren Artikel näher eingehen.

Energie(-menge/-verbrauch) [kWh]

Daher nun zum Titel: Der Unterschied zwischen Kilowattstunden [kWh] und Kilowatt [kW].

Während in kW die Leistung angegeben wird, z.B. was der Elektromotor leisten kann, wird in kWh eine Energiemenge (bzw. Arbeit) angegeben. Bei einem Elektroauto wäre der Energieverbrauch (bzw. Energieumsatz) beispielsweise “15 kWh pro 100 km“, während die derzeit verbauten Lithium-Ionen-Akkus üblicherweise einen Speicherinhalt von um die 20 – 30 kWh an Energie aufnehmen können (bei Tesla bis zu 100 kWh). Die dem entsprechenden Angaben bei einem Benziner wären dann zum Beispiel “6 Liter pro 100 km” und ein 40 Liter Tank. Die theoretischen Reichweiten kann sich nun jeder ausrechnen. Auch von Zuhause dürfte der Energieverbrauch schon bekannt sein. Ein durchschnittlicher 2-Personen-Haushalt verbraucht in Deutschland in einem Mehrfamilienhaus etwas 2.200 kWh pro Jahr, was zufällig etwa 13.000 – 15.000 km mit dem Elektroauto entspricht.

Bei kWh sieht man häufig auch den zweiten Schreibfehler: “kW/h” (vermutlich analog zu km/h genutzt). Watt sind aber bereits per Definition “Energie pro Zeiteinheit”, sodass kW/h “Energie pro Zeiteinheit pro Zeiteinheit” wären. Um von “Energie pro Zeiteinheit” zur gewünschten “Energie”(-menge) zu kommen, müsste man also die Leistung mit der “Zeiteinheit” multiplizieren:

Energie pro Zeiteinheit [kW] * Zeiteinheit [h] = Energie [kWh]

Richtig ist demnach: 1 kW * 1 h = 1 kWh. Eine Glühbirne mit 100 Watt benötigt demnach innerhalb einer Stunden: 100 W * 1h = 100 Wh (Wattstunden), also 1 kWh in 10 Stunden. Eine energiesparende LED mit 10 W kann dagegen mit 1 kWh (= 1.000 Wh) für ganze 100 Stunden betrieben werden. Ein Elektromotor mir 125 kW (170 PS) verbraucht demnach (theoretisch) bei einer Stunde Fahrt mit voller Leistung 125 kWh. Die oben für die Leistung genannten Größenordnungen gelten äquivalent natürlich auch für die Energiemenge, wie bspw. Megawattstunden [MWh].

Aktuelle Leistungswerte von Motor, Klimaanlage und sonstigen Verbrauchern im Nissan Leaf

AKTUELLE LEISTUNGSWERTE VON MOTOR, KLIMAANLAGE UND SONSTIGEN VERBRAUCHERN IM NISSAN LEAF

Der Energieverbrauch eines Verbrenners ist aktuell leichter verständlich als Literangabe, aber auch Liter Benzin oder Diesel könnten über deren Energiegehalt in kWh umgerechnet werden:

Wie erwähnt wird die Energie natürlich nicht “verbraucht”, sondern nur umgewandelt in eine andere Energieform. Zum Beispiel wird im Fall des Elektroautos, aus im Akku elektrochemisch gespeicherter Energie, zunächst elektrische Energie und dank des E-Motors die gewünschte Bewegungsenergie. Beim Verbrennungsmotor ist die Energie chemisch im Benzin gespeichert, wird über die Verbrennung in Wärme und durch die Ausdehnung der Gase im Zylinder bei Hitze schließlich über Kolben, Kurbelwelle, Getriebe usw. in Bewegungsenergie umgewandelt. Hier entstehen also zahlreiche Verluste in Form von Abwärme (Abgas) oder Reibungsverlusten, weshalb Ferdinand Porsche zur Weltausstellung (Expo) 1900 in Paris den Radnabenmotor zur Umgehung der meisten Übertragungsverluste erfand (dazu auch mehr in einem späteren Blogartikel).

Zusammenfassend:

  • Die Ladeleistung, mit welcher der Akku geladen werden kann, oder die Motorleistung werden (äquivalent zu PS) in kW (Kilowatt) angegeben.
  • Der Energieverbrauch eines E-Autos auf 100 km (äquivalent zu Litern Benzin oder Diesel) sowie der Energieinhalt des Akkus werden in kWh (Kilowattstunden) angegeben.
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