Elektrizität kann manchmal wie Magie erscheinen. Kabel kommen mit Strom in Ihr Haus. Sie legen einen Schalter um oder drücken eine Taste und das Licht geht an, der Fernseher wird aktiviert oder die Kaffeemaschine erwacht zum Leben. Wie funktioniert das alles?
Im folgenden Artikel wird erläutert, wie Elektrizität funktioniert, von der Anzahl der Watt, die zum Betreiben Ihrer Glühbirnen erforderlich ist, bis zur Anzahl der Kilowattstunden an elektrischer Energie, die Ihr Energieversorger auf Ihrer monatlichen Stromrechnung verzeichnet.
Was ist ein Watt?
Ein Watt (W) ist eine Leistungseinheit. Stellen Sie sich Macht als „die Fähigkeit, Arbeit zu leisten“ vor. Technisch gesehen ist ein Watt ein Maß für die Energieübertragung, das einem Joule pro Sekunde entspricht, aber da seit dem Physikunterricht an der High School niemand außerhalb eines Labors das Wort „Joule“ ausgesprochen hat, bleiben wir bei „Watt“.
In der Elektrizität ist Leistung gleich Spannung mal Strom. Oder ein Watt (W) entspricht einem Volt (V) mal einem Ampere (A).
Eine gute Möglichkeit, über Elektrizität nachzudenken, ist, dass sie Wasser sehr ähnlich ist. Spannung ist das Drücken oder der Druck und Stromstärke ist der Strom. Im Zusammenhang mit Strom wird die Stromstärke auch als Strom bezeichnet.
Wie Strom wie Wasser ist
Stellen Sie sich einen Schlauch mit einer Düse am Ende vor. Angenommen, das Mundstück hat drei Einstellungen: Aus, Niedrig und Hoch. Der Wasserdruck hinter dem Mundstück ist konstant; dieser Druck ist wie Spannung. In der Aus-Position gibt es keinen Strom, also keinen Strom.
Stellen Sie das Mundstück auf "niedrig" und Sie haben Power! Sie haben die Stromstärke erhöht und es fließt Wasser. Der Strom wird in Gallonen pro Minute gemessen, und um zu unserer Metapher zurückzukehren, dieser Strom wäre die "Wattleistung".
Drehen Sie das Mundstück hoch, um die Stromstärke wieder zu erhöhen und Sie haben mehr Leistung; mehr "Watt".
Kraftfluss messen
Halten Sie sich an die Wassermetapher: Der Strom, der herauskommt, ist ein Maß für die Leistung. Richten Sie den Schlauch 10 Minuten lang in einen Eimer und Sie werden ihn füllen. Das Wasser, das in den Eimer geflossen ist, ist wie ein Maß für die Energie, die durch den Schlauch geflossen ist.
Eine übliche Art und Weise, wie Menschen mit Watt interagieren, ist die Glühbirne. Angenommen, eine 100-Watt-Glühlampe benötigt so viel Energie, um zu leuchten. Wenn Sie eine 100-Watt-Lampe eine Stunde lang eingeschaltet lassen, haben Sie 100 Wattstunden verbraucht.
Ein Kilowatt Leistung (kW) sind 1.000 Watt. Wenn Sie also 10 100-Watt-Lampen (1-kW-Lampen) eine Stunde lang eingeschaltet lassen, haben Sie eine Kilowattstunde (kWh) verbraucht.
Dies ist einer der Gründe, warum der Wechsel zu Glühlampen mit niedriger Wattzahl so große Auswirkungen haben kann. Eine LED-Lampe, die so viel Licht spenden kann wie eine 100-Watt-Glühlampe, benötigt nur 14 Watt. Das bedeutet, dass Sie 10 14-Watt-LEDs 7,25 Stunden lang betreiben und in einer Stunde die gleiche Menge an Energie wie Glühlampen verbrauchen können.
Watt, Kilowatt und Kilowattstunde: Leistung versus Energie
Auch hier ist ein Watt ein Maß für die Leistung oder die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, und eine Wattstunde ist ein Maß für die Energie, d. h. die Menge an Arbeit, die über einen bestimmten Zeitraum geleistet wird.
Ein Kilowatt ist nur tausend Watt, und eine Kilowattstunde ist ein Rekord einer durchschnittlichen Leistung von tausend Watt über eine Stunde.
Eine andere Möglichkeit, über Kraft und Energie nachzudenken, ist ein Marathonläufer. Kraft ist wie die Fähigkeit, in einem bestimmten Tempo zu laufen, und die Distanz, die der Läufer zurücklegt, ist die Menge an Energie, die er verbraucht hat.
Im Jahr 2019 absolvierte der schnellste Marathonläufer der Welt ein Rennen in ziemlich genau 2 Stunden. Das heißt, er lieferte genug Leistung, um konstant mit etwa 21,1 Meilen pro Stunde zu laufen, und die 26,2 Meilen des Marathons sind das Maß für die verbrauchte Energie.
Wenn wir die konstante Leistung des Läufers bei etwa 300 Watt gemessen hätten, hätte er über die 42 km des Rennens 600 Wattstunden verbraucht. Wenn er 5 Stunden lang mit der gleichen Leistung laufen könnte, würde seine Gesamtenergieabgabe 1500 Wattstunden oder 1,5 Kilowattstunden betragen.
kW und kWh auf Ihrer Stromrechnung
Da Ihr Zuhause tagsüber Strom verbraucht, läuft ein Zähler (oder zählt digital hoch), um die Menge an Strom aufzuzeichnen, die Sie zu jeder Zeit verbrauchen. Diese Messung entspricht einer bestimmten Anzahl von kWh Energieverbrauch am Ende des Monats.
Am Ende jedes Abrechnungszeitraums "liest" das Unternehmen Ihren Zähler ab und zeichnet den Gesamtenergieverbrauch auf. Dann wenden sie ihre ausgefallenen (und manchmal extrem komplizierten) Berechnungen an und berechnen Ihnen einen bestimmten Cent-Satz pro kWh.
Wie Solarmodule Ihre Energiekosten senken
Sonnenkollektoren erzeugen Strom, um Ihre Klimaanlage, Spülmaschine und andere Geräte und Geräte zu betreiben. Solarenergie senkt IhreRechnung des Versorgungsunternehmens, indem Sie Strom ersetzen, den Sie sonst vom Versorgungsunternehmen gekauft hätten.
Elektrizität wird durch Sonnenkollektoren erzeugt, wenn Lichtphotonen Elektronen in einer Schicht der Oberfläche eines Moduls erzeugen. Diese angeregten Elektronen werden von der anderen Schicht der Platte angezogen und wandern durch einen leitenden Draht zur anderen Seite. Wenn Sie diese Reise durch die Kabel Ihres Hauses unternehmen, kann der Solarstrom zur Stromversorgung Ihres Hauses verwendet werden.
Jedes Solarmodul ist so ausgelegt, dass es unter voller Sonne eine bestimmte Anzahl von Photonen in Elektronen umwandelt, dh eine bestimmte Anzahl von Watt liefert. Die durchschnittliche Spitzenleistung eines Solarmoduls liegt derzeit bei etwa 340 Watt. Ein typisches Heim-Solarsystem benötigt etwa 18 dieser Paneele für eine Gesamtnennleistung von etwa 6 kW Leistung.
Wir wissen, dass eine 6-kW-Solaranlage bei voller Sonne so viel Strom erzeugen kann, aber während die Sonne den ganzen Tag scheint, ist sie technisch gesehen nur am Nachmittag „voll“. Zu anderen Tageszeiten scheint die Sonne niedriger.
Um auf die obige Spannungs-/Stromstärke-Diskussion zurückzukommen: Sobald genügend Sonne auf die Oberfläche eines Solarmoduls trifft, ist die volle Spannung bereit, aber die Anzahl der Photonen, die Elektronen erzeugen, ist gering, sodass die Stromstärke (Stromstärke) niedrig ist.
Wenn die Sonne aufgeht und direkter auf das Panel scheint, steigt die Anzahl der angeregten Elektronen auf das Maximum oder die volle Sonne. Wenn Sie sich die Solarproduktion tagsüber ansehen, sieht sie aus wie eine Glockenkurve mit den niedrigsten Zahlen bei Sonnenauf- und -untergang und einer abgerundeten Spitze in der Mitte.
Um besser nachvollziehen zu können, wie viel Energie ein Solarmodul an einem durchschnittlichen Tag erzeugen kann, entwickelten Personen, die sich mit Solarenergie befassen, das Konzept der maximalen Sonnenstunden.
Sie betrachten die gesamte verfügbare Sonnenenergie an einem bestimmten Ort auf der Erde für ein ganzes Jahr und teilen sie durch 365, um eine durchschnittliche Anzahl von Stunden zu erhalten, die die Sonne vom höchsten Punkt des Himmels aus scheinen müsste, um sie zu erzeugen so viel Energie zu machen .
Angenommen, Sie leben in einem Gebiet mit durchschnittlich fünf Sonnenstunden pro Tag. Ihre 6-kW-Solaranlage soll an einem durchschnittlichen Tag etwa 30 kWh Strom erzeugen. Natürlich sind die meisten Tage nicht durchschnittlich, daher ist es wahrscheinlicher, dass die Produktion Ihres Systems an einem bestimmten Tag mehr oder weniger Energie liefert, aber ungefähr 10.950 kWh pro Jahr (365 mal 30 kWh/Tag) ausmachen würde.
In unserem obigen Beispiel kann ein Haus, das 12.000 kWh pro Jahr benötigt, die Strommenge, die es aus dem Netz bezieht, auf nur 1.050 kWh reduzieren.
Wie sich Ihr Bundesland auf den Wert von Solarenergie auswirkt
Jede kWh Solarenergie ist gleich, aber wenn Sie keinen Nettozähler haben, werden nicht alle gleichermaßen auf Ihre Energierechnung angerechnet.
Die Nettomessung ist eine Regel, die sicherstellt, dass jede kWh Solarenergie den vollen Einzelhandelspreis auf Ihrer Rechnung erhält. Wenn Ihre Solarmodule mehr als Ihren monatlichen Stromverbrauch produzieren, erhalten Sie eine Gutschrift, die mit der Rechnung des Folgemonats verrechnet wird.
Die meisten Staaten haben Regeln für das Messen von Netzen, einige jedoch nicht. Ohne volle Gutschrift für die Energie, die Ihre Sonnenkollektoren erzeugen, ist Solar nicht so finanziell vorteilhaft.