Zwei Einheiten spielen bei Elektroautos eine sehr wichtige Rolle – werden aber gerne miteinander verwechselt. Die Rede ist vom Kilowatt (kurz: kW) und von der Kilowattstunde (kurz: kWh). Doch was unterscheidet die beiden so ähnlich klingenden Einheiten eigentlich? Dieser Artikel gibt Aufklärung.
Für die Leistung gibt es das „Watt“…
Vielen dürfte die Einheit für die Leistung bekannt sein: das Watt. Benannt ist die Einheit nach James Watt, einem bedeutenden Miterfinder der Dampfmaschine. Die Einheit kennt man daher von den Leistungsangaben von großen Antrieben wie eben von Dampfmaschinen, Verbrennungs– oder Elektromotoren. Doch auch bei elektrischen Werkzeugen, Haushaltsgeräten, Autos, Schiffen, Bahnen oder Flugzeugen findet man diese Einheit wieder – eben bei allem, was von einem Motor in irgendeiner Form angetrieben wird.
Das Watt gibt also die Leistung des Motors an, genauer gesagt, wieviel Arbeit der Motor pro Zeiteinheit schafft. Es braucht ein Watt, damit ein Joule pro Sekunde abgearbeitet werden kann. Die Online-Enzyklopädie Wikipedia beschreibt das Watt so: Es sei im internationalen Einheitensystem die Maßeinheit für Leistung (Energieumsatz pro Zeitspanne).“
Bei Verbrenner-Fahrzeugen, also Benzinern und Dieseln, wird als Einheit für die Leistungsangabe gerne noch die Pferdestärke (kurz: PS) verwendet. Die Angabe der Pferdestärken gilt in der Technik zwar als veraltet, doch da eine PS-Zahl immer „besser“ klingt als eine Kilowatt-Zahl, wird gerne auf den marketingtechnisch vorteilhafteren PS-Wert zurückgegriffen. Hinzu kommt, dass sich viele Autofahrer aus Gewohnheit unter 100 PS mehr vorstellen können als unter 74 kW, was jedoch im Endeffekt die gleiche Leistung ist:
1,36 PS = 1 kW
Überschlägig lässt sich das Kilowatt in eine Pferdestärke wie folgt umrechnen:
PS ≈ kW / 3 x 4
Ein Kilowatt (kW) ist dabei nichts anderes als 1.000 Watt (Kilo = Tausend).
Gerade bei Elektroautos bietet sich jedoch das Watt als Leistungseinheit an, da sich diese Einheit in der Elektrotechnik förmlich aufzwingt. Ein Watt ist nämlich das Produkt aus der Stromstärke (in Ampere) und der Spannung (in Volt). Multipliziert man diese beiden Werte miteinander, erhält man die elektrische Leistung – praktischerweise direkt in Watt:
1 Watt = 1 Ampere x 1 Volt
Für eine schnelle Beschleunigung oder eine hohe Fahrgeschwindigkeit wird eine möglichst hohe Leistung benötigt. Die Leistungsangabe hat aber nichts damit zu tun, wie weit ein Fahrzeug fahren kann.
So ähnlich ist das auch beim Akkuschrauber: Je höher die Leistung des Geräts ist, desto größere Schrauben können damit festgeschraubt werden. Allerdings gibt die Watt-Zahl auf dem Akkuschrauber keine Auskunft darüber, wie viele Schrauben man damit verarbeiten kann.
… für die Energie die „Kilowattstunde“
Bei Autos mit Verbrennungsmotor wird niemand nach der Leistung fragen, wenn er eigentlich wissen will, wie weit man ohne Tankstopp fahren kann. Die Reichweite hängt hier maßgeblich von der Größe des Kraftstofftanks ab. Der Tank ist bei Autos mit Verbrennungsmotor der Energiespeicher. Je größer der Tank ist, desto mehr Energie kann das Fahrzeug mit sich führen und umso weiter kann es fahren. Der Tankinhalt wird dabei in Litern angegeben.
Bei Elektroautos ist der Energiespeicher die Batterie. Daher spricht man hier auch vom „Battery Electric Vehicle“, abgekürzt als „BEV“. Die Größe der Batterie wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben. Je mehr Kilowattstunden die Batterie des Elektrofahrzeugs speichern kann, desto weiter kommt es.
Was bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor also der Inhalt des Tanks ist, angegeben in Litern, ist bei Elektroautos die Kapazität der Batterie, angegeben in Kilowattstunden. Da an der Tankstelle eine bestimmte Menge an Litern in Form von Benzin oder Diesel getankt und bezahlt wird, wird der Verbrauch bei Verbrenner-Fahrzeugen auch in Litern auf 100 Kilometern angegeben. Niemand würde auf die Idee kommen, den Verbrauch in PS pro Kilometer zu beziffern.
Beim Elektroauto verhält es sich letztendlich ähnlich. Anstatt an einer Zapfsäule bezieht man die Energie über eine Ladestation aus dem Stromnetz. Diese Energiemenge wird in Kilowattstunden angegeben und berechnet. Entsprechend wird auch der Verbrauch in Kilowattstunden pro 100 Kilometer angegeben. Dennoch kommt es hin und wieder vor, dass von Kilowatt pro 100 Kilometer die Rede ist. Doch das ist schlichtweg falsch.
Was genau ist eine Kilowattstunde?
Im Prinzip sagt die Bezeichnung schon alles aus: Multipliziert man ein Kilowatt mit einer Stunde (also der Zeiteinheit), erhält man eine Kilowattstunde (= kWh). Die Stunde wird dabei physikalisch mit „h“ abgekürzt. Wichtig dabei: Es heißt auch nicht „kW/h“, was Kilowatt pro Stunde bedeuten würde. Diese Einheit gibt es nicht und darf daher getrost wieder vergessen werden. Korrekt ist nur „kWh“.
Folgendes Beispiel hilft vielleicht besser zu verstehen, was eine Kilowattstunde bedeutet:
Um mit einem Schrauber, der 1 kW (= 1.000 W) Leistung hat, eine Stunde lang arbeiten zu können, braucht dessen Akku die Fähigkeit, eine Kilowattstunde zu speichern:
1 kW x 1 h = 1 kWh
Zugegeben, so einen starken Akku-Schrauber findet man nicht im Baumarkt um die Ecke, doch verdeutlicht diese Berechnung, was eine Kilowattstunde ausmacht.
Um diesen (fiktiven) Akku-Schrauber zwei Stunden lang im Dauereinsatz nutzen zu können, müsste der Akku entsprechend zwei Kilowattstunden speichern können. Dazu wäre jedoch eine ziemlich große und schwere Batterie erforderlich, was den Schrauber unhandlich und schwer machen würde.
Realistischer ist allerdings ein Betrieb mit nur halber Leistung, also 0,5 kW bzw. 500 Watt. Dann würde der Akku mit der einen Kilowattstunde sogar zwei Stunden lang durchhalten:
1 kWh / 0,5 kW = 2 h
Nun skalieren wir diese Zahlen auf Elektroauto-typische Werte hoch. Ein großes Elektroauto mit einer 100-kWh-Batterie und einer benötigten Leistung von 20 Kilowatt für die derzeitige Reisegeschwindigkeit kann ganze fünf Stunden am Stück fahren, ohne laden zu müssen:
100 kWh / 20 kW = 5 h
Für die – stark vereinfachte – Berechnung der zu erwartenden Reichweite muss man nun noch die aktuelle Reisegeschwindigkeit kennen. Bei einer Antriebsleistung von 20 Kilowatt könnten das ungefähr 110 km/h sein, was bei einem effizienten E-Auto bei warmen Temperaturen nicht völlig unrealistisch ist. Dann würde das E-Auto eine Reichweite von 550 Kilometern schaffen:
5 h x 110 km/h = 550 km
In dem Fall beträgt der Energiebedarf des Fahrzeugs 16,7 kWh für jeweils 100 Kilometer:
100 kWh / 600 km = 0,182 kWh/km (das sind 18,2 kWh pro 100 km)
Ein sehr sparsames Fahrzeug, aber trotzdem nicht ganz unrealistisch.
Zusammenfassung: Der Unterschied zwischen kW und kWh
- Das Watt verrät uns die Leistung von Fahrzeugen. Je höher sie ist, desto besser fallen die Beschleunigung und die Höchstgeschwindigkeit des Autos aus.
- Die Kilowattstunde ist eine Angabe für die gespeicherte Energie in einer Batterie eines Elektroautos und gibt Auskunft darüber, wie weit das E-Auto fahren kann. Die Angabe der Kilowattstunde in einem Elektroauto ist damit vergleichbar mit der Größe des Kraftstofftanks beim Verbrenner.
