Die Kilowattstunde (Symbol kWh kW⋅h oder kWh ) ist eine Energieeinheit, die 3,6 Megajoule entspricht . Wenn Energie über einen bestimmten Zeitraum mit konstanter Geschwindigkeit (Leistung) übertragen oder verwendet wird, entspricht die Gesamtenergie in Kilowattstunden der Leistung in Kilowatt multipliziert mit der Zeit in Stunden. Die Kilowattstunde wird im Allgemeinen als Abrechnungseinheit für die Energieversorgung von Verbrauchern verwendet.
Definition [ edit ]
Die Kilowattstunde (symbolisiert kW⋅h gemäß SI) ist eine zusammengesetzte Energieeinheit, die einem Kilowatt (1 kW) einer Leistung entspricht Stunde. Ein Watt entspricht 1 J / s. Eine Kilowattstunde ist 3,6 Megajoule, [1][2] . Dies ist die Energiemenge, die umgewandelt wird, wenn eine Stunde lang durchschnittlich 1.000 Watt verarbeitet werden.
Die abgeleitete Energieeinheit im Internationalen Einheitensystem (SI) ist die Joule. Die Stunde ist eine Zeiteinheit "außerhalb des SI", wodurch die Kilowattstunde eine Nicht-SI-Energieeinheit ist. Die Kilowattstunde ist nicht unter den Nicht-SI-Einheiten aufgeführt, die vom BIPM zur Verwendung mit dem SI akzeptiert werden, obwohl die Stunde, von der die Kilowattstunde abgeleitet wird, ist. [3]
Beispiele [ edit ]]
Eine elektrische Heizung, die 1000 Watt (1 Kilowatt) verbraucht und eine Stunde im Betrieb ist, verbraucht eine Kilowattstunde Energie. Ein Fernseher, der 100 Watt verbraucht und 10 Stunden lang arbeitet, verbraucht kontinuierlich eine Kilowattstunde. Ein 40-Watt-Elektrogerät, das 25 Stunden ununterbrochen arbeitet, benötigt eine Kilowattstunde. In Bezug auf die menschliche Kraft wird ein gesunder erwachsener männlicher Arbeiter während eines achtstündigen Tages eine Arbeit von etwa einer halben Kilowattstunde leisten.
Elektrische Energie wird typischerweise in Kilowattstunden an Verbraucher verkauft. Die Kosten für den Betrieb eines elektrischen Geräts werden berechnet, indem der Stromverbrauch des Geräts in Kilowatt mit der Laufzeit in Stunden und dann mit dem Preis pro Kilowattstunde multipliziert wird. Der Stückpreis für Strom kann von der Verbrauchsrate und der Tageszeit abhängen. Die Preise variieren stark von Ort zu Ort. In den Vereinigten Staaten können die Preise in verschiedenen Bundesstaaten um einen Faktor von drei variieren. [4]
Während Einzelwohnungen bisher nur für die verbrauchten Kilowattstunden und die Nennleistung, gewerbliche Gebäude und Institutionen bezahlt haben Für den Spitzenstromverbrauch zahlen, die höchste Leistung, die in relativ kurzer Zeit aufgezeichnet wurde, beispielsweise 15 Minuten. (Durch die Installation von intelligenten Zählern kann der Lieferant jetzt jedoch auch die Laderate für einzelne Wohnungen flexibler variieren.) Dadurch wird das Energieversorgungsunternehmen für die Aufrechterhaltung der für die Spitzenleistung erforderlichen Infrastruktur entschädigt. Diese Entgelte werden als Bedarfsabrechnungen in Rechnung gestellt. [5] Industrielle Anwender können je nach Leistungsfaktor ihrer Last auch zusätzliche Kosten erheben.
Die bedeutende Energieerzeugung oder der Energieverbrauch wird oft als Terawattstunden (TW⋅h) für einen bestimmten Zeitraum ausgedrückt, der häufig ein Kalenderjahr oder ein Geschäftsjahr ist. Ein 365-Tage-Jahr entspricht 8.760 Stunden, also entspricht die Leistung von einem Gigawatt innerhalb eines Jahres 8.76 Terawattstunden Energie. Umgekehrt entspricht eine Terawattstunde einer Dauer von einem Jahr einer Dauerleistung von etwa 114 Megawatt.
Symbol und Abkürzungen für die Kilowattstunde [ edit ]
Das Symbol "kWh" wird häufig in kommerziellen, pädagogischen, wissenschaftlichen und Medienpublikationen verwendet [6][7] und ist die übliche Praxis in der elektrischen Energietechnik. [8]
Andere Abkürzungen und Symbole können auftreten:
- "kW h" wird seltener verwendet. Sie stimmt mit den SI-Standards überein. [9] Der internationale Standard für SI [3] besagt, dass bei der Bildung eines Symbols für eine zusammengesetzte Einheit "Multiplikation durch einen Raum oder einen halben (zentrierten) Punkt (⋅) angegeben werden muss, da ansonsten Einige Präfixe könnten als Einheitssymbol falsch interpretiert werden (z. B. kW h oder kWh). Dies wird durch einen freiwilligen Standard [10] unterstützt, der gemeinsam von einer internationalen (IEEE) und einer nationalen (ASTM) Organisation herausgegeben wird. Mindestens ein Hauptnutzungsleitfaden [11] und der IEEE / ASTM-Standard erlauben jedoch "kWh" (erwähnen Sie jedoch nicht die anderen Vielfachen der Wattstunde). In einem von NIST veröffentlichten Leitfaden wird ausdrücklich empfohlen, "kWh" zu vermeiden, um mögliche Verwirrungen zu vermeiden. [12]
- "kWh" wird wie "kW h" von SI-Standards bevorzugt, wird jedoch in der Praxis sehr selten verwendet. [19659025] Der US-amerikanische Aufkleber für die Kraftstoffeinsparung von Elektrofahrzeugen verwendet die Abkürzung "kW-hrs". [13]
- Manchmal werden Änderungen in der Großschreibung festgestellt: KWh, KWH, kwh usw.; diese stimmen nicht mit dem Internationalen Einheitensystem überein.
- Die Notation "kW / h" ist kein korrektes Symbol für Kilowattstunden, da sie stattdessen Kilowatt pro Stunde angibt.
Conversions [ edit ]]
Um eine in einer Einheit in der linken Spalte gemessene Menge in die Einheiten in der oberen Zeile umzuwandeln, multiplizieren Sie den Faktor in der Zelle, in der sich Zeile und Spalte schneiden.
| Joule | Wattstunde | Kilowattstunde | Elektronenvolt | Kalorie | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 J = 1 kgm 2 [s -2 = | 1 | 2.77778 × 10 -4 | 2.77778 × 10 -7 | 6.241 × 10 18 | 0.239 |
| 1 W⋅h = | 3,6 × 10 3 | 1 | 0,001 | 2,247 × 10 22 | 859.8 |
| 1 kW · h = | 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 = | 4.2 | 1,163 × 10 -3 | 1,163 × 10 -6 | 2.613 × 10 19 | 1 |
Wattstundermultiplikatoren und Abrechnungseinheiten [ edit ]
Alle SI-Präfixe werden üblicherweise auf die Wattstunde angewendet: Eine Kilowattstunde ist 1.000 Watt (Symbole kW) ⋅h, kWh oder kWh; eine Megawattstunde beträgt 1 Million W⋅h (Symbole MW⋅h, MWh oder MWh); eine Milliwattstunde beträgt 1/1000 W⋅h (Symbole mW⋅h, mWh oder mWh) ) und so weiter. Die Kilowattstunde wird üblicherweise von Elektrizitätsversorgungsunternehmen zu Abrechnungszwecken 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 zum Messen von elektrischer Energie für industrielle Kunden verwendet in der Stromerzeugung. Die Terawattstunde und die Petawattstunde (PWh) sind groß genug, um die jährliche Stromerzeugung für ganze Länder und den Weltenergieverbrauch bequem auszudrücken.
| Submultiples | Vielfache | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Wert | Symbol | Name | Wert | Name | Name | 10 −3 | mW⋅h | Milliwattstunde | 10 3 | kW⋅h | Kilowattstunde |
| 10 −6 | µW⋅h [19659080] Mikrowattstunde | 10 6 | MW⋅h | Megawattstunde | |||||||
| 10 9 | GW⋅h | Gigawattstunde | |||||||||
| 10 | TW⋅h | terawatt hour | |||||||||
| 10 15 | PW⋅h | petawatt hour | |||||||||
Petawatt-Stunden können die Leistung von Kernkraftwerken über Jahrzehnte hinweg beschreiben. Beispielsweise wurde das Kernkraftwerk Gravelines in Frankreich 2010 das erste Kraftwerk, das jemals eine kumulierte Petawatt-Stunde Elektrizität lieferte. [14][15]
Verwirrung von Kilowattstunden (Energie) und Kilowatt (Leistung) [ edit ]
Die Begriffe Kraft und Energie werden häufig verwirrt. Leistung ist die Energieabgabe. Leistung ist Arbeit, die pro Zeiteinheit ausgeführt wird. Energie ist die geleistete Arbeit (über einen bestimmten Zeitraum).
Die Leistung wird unter Verwendung der Einheit Watt oder Joule pro Sekunde gemessen. Die Energie wird unter Verwendung der Einheit Watt Sekunden oder Joules gemessen.
Eine gewöhnliche Haushaltsbatterie enthält Energie. Wenn die Batterie ihre Energie abgibt, erfolgt dies bei einer bestimmten Leistungsstufe, dh der Abgabegeschwindigkeit der Energie. Je höher die Leistungsstufe, desto schneller wird die gespeicherte Energie der Batterie geliefert. Wenn die Leistung höher ist, wird die gespeicherte Energie der Batterie in kürzerer Zeit erschöpft.
Für einen bestimmten Zeitraum führt eine höhere Leistung dazu, dass mehr Energie verbraucht wird. Bei einem bestimmten Leistungspegel wird bei längerer Laufzeit mehr Energie verbraucht. Bei einer bestimmten Energiemenge führt eine höhere Leistung dazu, dass diese Energie in kürzerer Zeit verbraucht wird.
Missbrauch von Watt pro Stunde [ edit ]
Leistungseinheiten messen die Energierate pro Zeiteinheit. Viele zusammengesetzte Einheiten für Tarife erwähnen explizit Zeiteinheiten, beispielsweise Meilen pro Stunde, Kilometer pro Stunde, Dollar pro Stunde. Kilowattstunden sind ein Produkt von 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. Es kann verwendet werden, um das Hochlaufverhalten von Kraftwerken zu charakterisieren. Beispielsweise hat ein Kraftwerk, das in 15 Minuten eine Leistung von 1 MW von 0 MW erreicht, eine Hochlaufgeschwindigkeit von 4 MW / h. Wasserkraftwerke haben eine sehr hohe Anstiegsgeschwindigkeit, wodurch sie besonders in Spitzenlast- und Notfallsituationen nützlich sind.
Die korrekte Verwendung von Begriffen wie Watt pro Stunde ist ungewöhnlich, während Missbrauch [16] weit verbreitet sein kann.
Andere Verwendung [ edit ]
Laut Definition der Einheiten entspricht ein Verbrauch von 1 kWh / 100 km einer Widerstandskraft von 36 N (Newton), [19659114] eine Idee, die das von Kármán-Gabrielli-Diagramm aufgreift.
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Mehrere andere Einheiten werden häufig verwendet, um die Leistungs- oder Energiekapazität oder die Verwendung in bestimmten Anwendungsbereichen anzuzeigen.
Die durchschnittliche jährliche Stromproduktion oder der jährliche Stromverbrauch kann in Kilowattstunden pro Jahr ausgedrückt werden. B. beim Vergleich der Energieeffizienz von Haushaltsgeräten, deren Stromverbrauch mit der Zeit oder Jahreszeit variiert, oder mit der Energie, die von einer dezentralen Stromquelle erzeugt wird. Eine Kilowattstunde pro Jahr entspricht etwa 114,08 Milliwatt, die während eines Jahres konstant angelegt wurden.
Der Energieinhalt einer Batterie wird normalerweise indirekt durch ihre Kapazität in Amperestunden ausgedrückt. Um Amperestunden (A⋅h) in Wattstunden (W⋅h) umzuwandeln, muss der Amperestundenwert mit der Spannung der Stromquelle multipliziert werden. Dieser Wert ist ungefähr, da die Batteriespannung während ihrer Entladung nicht konstant ist und weil höhere Entladungsraten die Gesamtenergiemenge reduzieren, die die Batterie bereitstellen kann. Bei Geräten, die eine andere Spannung als die Batterie ausgeben, muss zur Berechnung anstelle der Geräteleistung die Batteriespannung (normalerweise 3,7 V für Li-Ion) verwendet werden (z. B. normalerweise 5,0 V für tragbare USB-Ladegeräte) ). Dies führt dazu, dass ein 500-mA-USB-Gerät etwa 3,7 Stunden mit einer 2500-mAh-Batterie betrieben wird, nicht fünf Stunden.
Die Handelskammer [BOTU] (19459063) ist ein veraltetes britisches Synonym für Kilowattstunde. Der Begriff leitet sich vom Namen der Handelskammer ab, die die Elektrizitätswirtschaft regulierte, bis das Energieministerium 1942 übernahm. [18]
Die britische thermische Einheit oder BTU (nicht zu verwechseln mit) BOTU), ist eine Einheit thermischer Energie mit mehreren Definitionen, alle etwa 1055 Joule oder 0,293 Watt pro Stunde. Das Quad, kurz für eine Billiarde BTU oder 10 15 BTU, wird manchmal in nationalen Diskussionen über Energiefragen in den Vereinigten Staaten verwendet. Ein Quad ist etwa 293 TWh oder 1.055 Exajoule (EJ).
Ein TNT-Äquivalent ist ein Maß für die Energie, die bei der Detonation von Trinitrotoluol freigesetzt wird. Eine Tonne TNT-Äquivalent beträgt ungefähr 4,184 Gigajoule oder 1,163 Kilowattstunden.
Eine Tonne Öleinheit ist die Energiemenge, die bei der Verbrennung einer Tonne Rohöl freigesetzt wird. Es sind ungefähr 41,84 Gigajoule oder 11.630 Kilowattstunden.
In Indien wird die Kilowattstunde oft einfach als -Einheit der Energie bezeichnet. Eine Million Einheiten, bezeichnet als MU ist eine Gigawattstunde und eine BU (Milliarden Einheiten) ist eine Terawattstunde. [19] [20] [1945653]
Die Verbrennung von Kernbrennstoff wird normalerweise in Megawatt-Tagen pro Tonne (MW⋅d / MTU) angegeben, wobei sich die Tonne auf eine Tonne Uranmetall oder deren Äquivalent bezieht und Megawatt auf die gesamte Wärmeleistung, nicht auf die umgerechnete Fraktion Strom [ Zitat benötigt ]
Siehe auch [ ]
] ^ Thompson, Ambler und Taylor, Barry N. (2008). Leitfaden für die Verwendung des Internationalen Einheitensystems (SI) Archiviert am 3. Juni 2016 in der Wayback Machine (Sonderpublikation 811). Gaithersburg, MD: Nationales Institut für Standards und Technologie. 12.
Referenz [4: ISO 31-0] schlägt vor, dass, wenn ein Leerzeichen verwendet wird, um durch Multiplikation gebildete Einheiten anzuzeigen, das Leerzeichen weggelassen werden kann, wenn es nicht zu Verwirrung führt. Diese Möglichkeit spiegelt sich in der gängigen Praxis wider, das Symbol kWh anstelle von kW ⋅ h oder kW h für die Kilowattstunde zu verwenden. Dieser Leitfaden vertritt jedoch die Position, dass zur Vermeidung möglicher Verwechslungen immer ein halbhoher Punkt oder ein Leerzeichen verwendet werden sollte:
Das sechsteilige Kernkraftwerk Gravelines in der Nähe von Dunkerque in Nordfrankreich hat als erstes Atomkraftwerk der Welt 1.000 Milliarden Kilowattstunden (eine Petawattstunde) Strom geliefert.
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