Watt - ist das denn?

Wer bei Themen wie Klimadiskussion, sichere Stromversorgung und Energiestrategie 2050 mitreden will, braucht dazu auch ein bisschen Grundwissen. Nur: Wie war das damals im Physikunterricht in der Schule? Zu lange her? Oder abgelenkt durch Kühe draussen vor dem Schulhaus? Hier gibt’s Nachhilfe.

Strom kommt aus der Steckdose – immer und jederzeit. So kennen wir es aus unserem täglichen Leben. Von Volt und Watt haben wir im Zusammenhang mit unseren Elektrogeräten auch schon gehört, aber wie ist das nun genau mit Spannung, Leistung, Stärke und Frequenz?

Einfach! Hier kommt die Erklärung. Dazu bedient man sich am besten eines Vergleichs mit der Wasserversorgung. Wasser, dass durch ein Rohr fliesst, steht unter einem gewissen Druck. Das ist auch beim Strom, der durch eine Leitung fliesst, so – und heisst Spannung. Gemessen wird sie in Volt.

Im Hochspannungsnetz der Schweiz wird der Strom mit 380 Kilovolt (kV) oder 220 kV übertragen. Im lokalen Verteilnetz (Steckdose) beträgt die Spannung 230 Volt. Die Autobatterie generiert üblicherweise eine Spannung von 12 V, während bei einem Blitz die Spannung 100 Megavolt, also 100 Millionen Volt erreichen kann.

Auch beim Widerstand ist es wie beim Wasserrohr. Ein dünnes Kabel bedeutet einen grossen Widerstand, ein dickeres einen kleinen. Der elektrische Widerstand wird in Ohm gemessen. Die Stärke des Stroms, welche durch ein Kabel fliesst, bezeichnet man mit Ampere. Multipliziert man Spannung (Volt) mit Stromstärke (Ampere) erhält man die Leistung. Sie wird in Watt gemessen. Ein Watt ist die Menge Energie, die pro Sekunde verbraucht wird. Eine 100 Watt-Glühbirne verbraucht beispielsweise pro Sekunde fünf Mal mehr Energie als eine 20 Watt-Birne.

Staub saugen und Rad fahren

Ein Staubsauger, so rechnen uns die Autoren des Buches „Energiewende in 60 Minuten“ vor (siehe Hinweis unten), hat in der Regel eine Leistung von 1000 Watt (1 Kilowatt/kW). Bei einer Spannung von 230 Volt würden ungefähr 4,5 Ampere „fliessen“. Eine gängige Sicherung für Steckdosen im Wohnungsbau in der Schweiz hat 13 Ampere. Würde man also gleich drei Staubsauger an dieser Steckdose anschliessen, dann würde es diese Sicherung raushauen…

Wird mit dem Staubsauger mit einer Leistung von 1 kW eine Stunde lang gesaugt, verbraucht er genau eine Kilowattstunde Strom. Das heisst: Watt=Leistung, Wattstunde=Arbeit (Energiemenge). Dazu wieder ein Vergleich. Fährt man mit dem Rad in einer Stunde eine Pass hoch, so leistet man 400 Watt, braucht man dazu zwei Stunden ist die Leistung kleiner, entspricht 200 Watt. Die Arbeit, welche die beiden Radfahrer verrichtet haben, wenn sie die Passhöhe erreichen, beträgt aber bei beiden 400 Wattstunden.

Das kann man übrigens auch noch mit einer kWh Strom: 

• 1 Trommel/Waschmaschine voller Wäsche waschen
• 50 Stunden lang mit einer Energiesparlampe einen Raum beleuchten
• 7 Stunden lang fernsehen
• Essen für 4 Personen kochen

Und last but not least: Das Herz. Oder in unserem Fall eben das Hertz. Es bezeichnet die Frequenz der Stromschwingungen. In Europa wird zur elektrischen Energieversorgung mittels Wechselspannung eine Netzfrequenz von 50 Hertz verwendet. Damit die Frequenz stabil bleibt, muss das Gleichgewicht zwischen Produktion und Verbrauch elektrischer Leistung immer gegeben sein. Kommt es zu Abweichungen, führt dies zu einer Veränderung der Netzfrequenz. Sinkt oder steigt die Frequenz im Netz, können elektrische Geräte aber auch Generatoren beschädigt werden - im Extremfall kann das sogar zu einem Blackout führen.

Die Kraft der Sonne

Im Bereich der Photovoltaik begegnet man zudem noch einem weiteren, nicht ganz unwichtigen Begriff - es handelt sich dabei um das Watt Peak oder Kilowatt Peak, abekürzt wp respektive kWp. Der Begriff gibt an, welche Höchstleistung in Watt oder Kilowatt eine Photovoltaikanlage erbringen an und dient der Vergleichbarkeit von verschiedenen PV-Modulen unter Standard-Testbedingungen (STC). Allerdings weichen die realen Betriebsbedingungen meist stark von diesen Testbedingungen ab, weshalb Solarmodulhersteller oft auch noch mit anderen, realistischeren Angaben (Normal Operating Cell Temperature/NOCT) arbeiten. In der Schweiz kann man damit rechnen, dass eine PV-Anlage mit einer Leistung von 1 kWp im Durchschnitt jährlich knapp 1000 kWh Strom produzieren kann.

Die Begriffe auf einen Blick:

Volt – Spannung

Ampere – Strom (Stärke)

Ohm – Widerstand

Watt – Leistung

Wattstunde – Arbeit/Energiemenge

Hertz - Frequenz

Mehr zum Thema finden Sie im Buch „Energiewende in 60 Minuten. Ein Reiseführer durch die Stromwirtschaft; Kästner Th.; Kiessling A. 2016 ISBN 978-3-658-11560-9