Kilowattstunde - Kilowatt-hour

Kilowattstunde
Hydro-Quebec-Messgerät.JPG
Wohn- Stromzähler in Kanada
Allgemeine Information
Einheitssystem Nicht-SI-Metrik
Einheit von Energie
Symbol kW⋅h oder kWh
Konvertierungen
1 kWh in ... ... ist gleich ...
   SI-Einheiten    3,6 MJ
   CGS-Einheiten    3,6 × 10 13  erg
   Englische technische Einheiten    2.655.224  ft⋅lbf
   Britische Gravitationseinheiten    85.429.300  Fuß⋅pdl

Die Kilowattstunde ( SI Symbol : kW⋅h oder kW h , üblicherweise als geschrieben kWh ) ist eine Einheit der Energie gleich eins Kilowatt von Leistung für eine Stunde anhaltenden oder 3600  Kilojoule (3,6  Megajoule ). Es wird allgemein als Abrechnungseinheit für Energie an die Verbraucher durch geliefert verwendeten Stromversorger .

Definition

Die Kilowattstunde ist eine zusammengesetzte Energieeinheit, die einem Kilowatt (kW) mal einer Stunde entspricht. Ausgedrückt in der Standardenergieeinheit des Internationalen Einheitensystems (SI), dem Joule (Symbol J), entspricht es 3600  Kilojoule (3,6 MJ).

Die Stunde ist eine Zeiteinheit, die unter den Nicht-SI-Einheiten aufgeführt ist, die vom Internationalen Büro für Maß und Gewicht zur Verwendung mit dem SI akzeptiert werden . Die Kombination mit dem Kilowatt, einer Standard-SI-Einheit, ist daher innerhalb der Norm zulässig.

Einheitendarstellungen

Eine weit verbreitete Kurzformdarstellung der Kilowattstunde ist "kWh", aus den Einheitensymbolen ihrer Komponenteneinheiten Kilowatt und Stunde. Es wird häufig in kommerziellen, pädagogischen und wissenschaftlichen Publikationen und in den Medien verwendet. Es ist auch die übliche Einheitendarstellung in der elektrischen Energietechnik. Diese gemeinsame Darstellung entspricht nicht dem Styleguide des Internationalen Einheitensystems (SI).

Andere Darstellungen der Einheit können angetroffen werden:

  • "kW⋅h" und "kWh" werden weniger häufig verwendet, stimmen aber mit dem SI überein. In der SI-Broschüre heißt es, dass bei der Bildung eines zusammengesetzten Einheitssymbols "die Multiplikation durch ein Leerzeichen oder einen halbhohen (zentrierten) Punkt (⋅) angezeigt werden muss , da sonst einige Präfixe als Einheitssymbol fehlinterpretiert werden könnten." Unterstützt wird dies durch einen freiwilligen Standard, der gemeinsam von einer internationalen ( IEEE ) und nationalen ( ASTM ) Organisation herausgegeben wird, sowie durch einen großen Styleguide. Der IEEE/ASTM-Standard erlaubt jedoch "kWh" (er erwähnt jedoch keine anderen Vielfachen der Wattstunde). Ein von NIST veröffentlichter Leitfaden rät ausdrücklich von "kWh" ab, "um mögliche Verwechslungen zu vermeiden".
  • Der offizielle Kraftstoffspar-Fensteraufkleber der Vereinigten Staaten für Elektrofahrzeuge verwendet die Abkürzung „kW-hrs“.
  • Manchmal sind Abweichungen in der Großschreibung anzutreffen: KWh, KWH, kwh usw., die nicht mit dem Internationalen Einheitensystem vereinbar sind.
  • Die Angabe "kW/h" für die Kilowattstunde ist falsch, da sie Kilowatt pro Stunde bezeichnet.

Stromverkauf

Elektrische Energie wird in der Regel in Kilowattstunden an Verbraucher verkauft. Die Betriebskosten eines Elektrogeräts werden berechnet, indem der Stromverbrauch des Geräts in Kilowatt mit der Betriebszeit in Stunden und dem Preis pro Kilowattstunde multipliziert wird. Der von Versorgungsunternehmen berechnete Stückpreis für Strom kann vom Verbrauchsprofil des Kunden im Laufe der Zeit abhängen. Die Preise variieren stark je nach Ort. In den Vereinigten Staaten können die Preise in verschiedenen Bundesstaaten um den Faktor drei variieren.

Während kleinere Verbraucherlasten meist nur für Energie, Übertragungsleistungen und die Nennleistung abgerechnet werden, zahlen größere Verbraucher auch den Spitzenstromverbrauch, die größte Leistung, die in relativ kurzer Zeit, beispielsweise 15 Minuten, erfasst wird. Dies entschädigt das Energieversorgungsunternehmen für die Aufrechterhaltung der Infrastruktur, die zur Bereitstellung von Spitzenstrom erforderlich ist. Diese Gebühren werden bei Bedarfsänderungen in Rechnung gestellt. Industrielle Benutzer können auch zusätzliche Gebühren je nach Leistungsfaktor ihrer Last haben.

Die Hauptenergieerzeugung oder -verbrauch wird oft in Terawattstunden (TWh) für einen bestimmten Zeitraum ausgedrückt, der oft ein Kalenderjahr oder ein Geschäftsjahr ist . Ein 365-Tage-Jahr entspricht 8.760 Stunden, also entspricht eine Leistung von einem Gigawatt über einen Zeitraum von einem Jahr 8,76 Terawattstunden Energie. Umgekehrt entspricht eine Terawattstunde einer Dauerleistung von etwa 114 Megawatt für einen Zeitraum von einem Jahr.

Beispiele

Eine elektrische Heizung, die 1000 Watt (1 Kilowatt) verbraucht und eine Stunde lang betrieben wird, verbraucht eine Kilowattstunde Energie. Ein Fernseher, der 10 Stunden im Dauerbetrieb 100 Watt verbraucht, verbraucht eine Kilowattstunde. Ein 40-Watt-Elektrogerät, das 25 Stunden im Dauerbetrieb betrieben wird, verbraucht eine Kilowattstunde. In Bezug auf die menschliche Leistung verrichtet ein gesunder erwachsener männlicher Arbeiter an einem 8-Stunden-Tag eine Arbeit von etwa einer halben Kilowattstunde.

Konvertierungen

Um eine in einer Einheit in der linken Spalte gemessene Größe in die Einheiten in der oberen Zeile umzurechnen, multiplizieren Sie mit dem Faktor in der Zelle, in der sich Zeile und Spalte schneiden.

1 J = 1 kg⋅m 2 s −2 = 1 2.77778 × 10 -4 2.77778 × 10 -7 6.241 × 10 18 0,239
1 Wh = 3,6 × 10 3 1 0,001 2.247 × 10 22 859,8
1 kWh = 3,6 × 10 6 1.000 1 2.247 × 10 25 8.598 × 10 5
1 eV = 1,602 × 10 -19 4,45 × 10 −23 4,45 × 10 –26 1 3,827 × 10 -20
1 cal = 4.184 1,162 × 10 -3 1,162 × 10 -6 2.612 × 10 19 1
Joule Wattstunde Kilowattstunde Elektronenvolt Kalorie

Vielfache Wattstunden

SI-Vielfache für Wattstunde (W⋅h)
Teiler Vielfaches
Wert Symbol Name Wert Symbol Name
10 -3 mW⋅h Milliwattstunde 10 3 kWh Kilowattstunde
10 -6 µW⋅h Mikrowattstunde 10 6 M⋅h Megawattstunde
10 9 GW⋅h Gigawattstunde
10 12 TW⋅h Terawattstunde
10 15 PW⋅h Petawattstunde

Alle SI-Präfixe werden üblicherweise auf die Wattstunde angewendet: Eine Kilowattstunde entspricht 1.000 Wh (kWh); eine Megawattstunde ist 1 Million Wh (MWh); eine Milliwattstunde ist 1/1000 Wh (mWh) und so weiter. Die Kilowattstunde wird von Stromanbietern häufig für Abrechnungszwecke verwendet, da der monatliche Energieverbrauch eines typischen Privatkunden zwischen einigen Hundert und einigen Tausend Kilowattstunden liegt. Megawattstunden (MWh), Gigawattstunden (GWh) und Terawattstunden (TWh) werden häufig verwendet, um größere Mengen elektrischer Energie an Industriekunden und in der Stromerzeugung zu messen. Die Einheiten Terawattstunde und Petawattstunde (PWh) sind groß genug, um die jährliche Stromerzeugung für ganze Länder und den Weltenergieverbrauch bequem auszudrücken .

Unterscheidung zwischen Kilowattstunden (Energie) und Kilowatt (Leistung)

Energie ist die geleistete Arbeit ; und Leistung ist die Geschwindigkeit der Energieabgabe. Energie wird in Joule oder Wattsekunden gemessen . Die Leistung wird in Watt oder Joule pro Sekunde gemessen .

Eine Batterie speichert beispielsweise Energie. Wenn die Batterie ihre Energie liefert, tut sie dies mit einer bestimmten Leistung, d. h. der Lieferrate der Energie. Je höher die Leistung, desto schneller wird die gespeicherte Energie der Batterie abgegeben. Eine höhere Ausgangsleistung führt dazu, dass die gespeicherte Energie der Batterie in kürzerer Zeit aufgebraucht ist.

Annualisierte Leistung

Stromerzeugung und -verbrauch werden manchmal auf Jahresbasis gemeldet, in Einheiten wie Megawattstunden pro Jahr (MWh/Jahr), Gigawattstunden/Jahr (GWh/Jahr) oder Terawattstunden pro Jahr (TWh/Jahr). Diese Einheiten haben Dimensionen von Energie geteilt durch Zeit und sind somit Einheiten der Macht. Sie können in SI-Leistungseinheiten umgewandelt werden, indem sie durch die Anzahl der Stunden in einem Jahr geteilt werden, etwa8766 Std./Jahr .

Somit 1 GWh/Jahr ≈ 114,08 kW .

Missbrauch von Watt pro Stunde

Viele zusammengesetzte Einheiten für verschiedene Arten von Raten erwähnen explizit Zeiteinheiten, um eine Änderung im Laufe der Zeit anzuzeigen. Zum Beispiel: Meilen pro Stunde, Kilometer pro Stunde, Dollar pro Stunde. Leistungseinheiten wie kW messen bereits die Energiemenge pro Zeiteinheit (kW = kJ / s ). Kilowattstunden sind ein Produkt aus Leistung und Zeit, nicht eine Änderungsrate der Leistung mit der Zeit.

Watt pro Stunde (W / h) ist eine Einheit einer Änderung der Leistung pro Stunde, das heißt eine Beschleunigung in der Lieferung von Energie. Es wird verwendet, um den täglichen Bedarfsverlauf (zB die Steigung der Entenkurve ) oder das Hochlaufverhalten von Kraftwerken zu messen . Beispiel: Ein Kraftwerk, das eine Leistung von1 MW von0 MW in 15 Minuten hat eine Hochlaufrate von4MW/h . Wasserkraftwerke haben eine sehr hohe Hochlaufrate, was sie besonders in Spitzenlast- und Notfallsituationen nützlich macht.

Andere Verwendungen von Begriffen wie Watt pro Stunde sind wahrscheinlich Fehler.

Andere verwandte Energieeinheiten

Mehrere andere Einheiten, die sich auf Kilowattstunden beziehen, werden häufig verwendet, um die Leistung oder Energiekapazität oder die Verwendung in bestimmten Anwendungsbereichen anzuzeigen.

Die durchschnittliche jährliche Stromproduktion oder -verbrauch kann in Kilowattstunden pro Jahr ausgedrückt werden. Dies wird bei Lasten oder Leistungen verwendet, die sich im Laufe des Jahres ändern, aber in jedem Jahr ähnlich sind. Hilfreich ist es beispielsweise, die Energieeffizienz von Haushaltsgeräten zu vergleichen, deren Stromverbrauch sich mit der Zeit oder der Jahreszeit ändert. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Messung der von einer dezentralen Stromquelle erzeugten Energie. Eine Kilowattstunde pro Jahr entspricht ungefähr 114,08 Milliwatt, die während eines Jahres konstant eingesetzt werden.

Der Energieinhalt einer Batterie wird normalerweise indirekt durch ihre Kapazität in Amperestunden ausgedrückt ; Um Amperestunden (Ah) in Wattstunden (Wh) umzurechnen, muss der Amperestundenwert mit der Spannung der Stromquelle multipliziert werden. Dieser Wert ist ein ungefährer Wert, da die Batteriespannung während des Entladens nicht konstant ist und weil höhere Entladeraten die Gesamtenergiemenge reduzieren, die die Batterie bereitstellen kann. Bei Geräten, die eine andere Spannung als die Batterie ausgeben, muss die Batteriespannung (normalerweise 3,7 V für Li-Ion ) zur Berechnung verwendet werden und nicht die Geräteleistung (z. B. normalerweise 5,0 V für tragbare USB- Ladegeräte). ). Dies führt dazu, dass ein 500-mA-USB-Gerät etwa 3,7 Stunden mit einem 2500-mAh-Akku läuft, nicht fünf Stunden.

Die Board of Trade Unit (BTU) ist ein veraltetes britisches Synonym für Kilowattstunde. Der Begriff leitet sich vom Namen der Handelskammer ab , die die Elektrizitätswirtschaft bis 1942 regulierte, als das Energieministerium die Macht übernahm. Dies sollte nicht mit einer British Thermal Unit (BTU) verwechselt werden, die 1055 J beträgt.

In Indien wird die Kilowattstunde oft einfach eine gerufene Einheit der Energie. Eine Million Einheiten, die als MU bezeichnet werden , sind eine Gigawattstunde und eine BU (Milliarde Einheiten) ist eine Terawattstunde.

Siehe auch

Verweise