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Kilowattstunde (kWh)
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Kilowattstunde (kWh)

Im Energiesektor ist die Kilowattstunde die am häufigsten genutzte Einheit der Energiemenge. Vor allem bei privaten PV-Anlagen wird die erwirtschaftete Energie in kWh angeben.

Um den Begriff kWh besser verstehen zu können, hier erstmal ein paar grundlegende Definitionen.

Leistung

Leistung ist eine bestimmte Energiemenge, die in einem bestimmten Zeitintervall verbraucht oder umgesetzt wird. Beispielsweise bedeutet die Leistung bei PV-Anlagen wie viel elektrische Energie eine Anlage pro Zeiteinheit umwandelt.

Anhand eines Föhns kann das Prinzip der Leistung ebenfalls gut vor Augen geführt werden. Der Föhn läuft mit elektrischem Strom. Je höher die Leistung des Föhns, desto schneller werden die Haare trocken. Das liegt daran, dass mehr Strom pro Zeiteinheit durch den Föhn fließt und die Drähte dadurch schneller erhitzt werden als bei einem Föhn mit geringerer Betriebsleistung.

Watt

Watt ist die physikalische Maßeinheit für die oben genannte Leistung. Benannt ist die Einheit nach James Watt, dem Erfinder der Dampfmaschine.

1 Watt ist jegliche Form von Energie mit dem Betrag von 1 Joule in der Zeitspanne von 1 Sekunde.

Für die Solartechnik interessant: Die Leistung von 1 Watt lässt bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt Strom in der Stärke von 1 Ampere fließen - damit sind die Stromgrößen Volt, Watt und Ampere zueinander in Beziehung gesetzt.

Je schneller man in die Pedalen tritt, desto schneller rotieren die Räder eines Fahrrads. Dies wirkt sich folgendermaßen auf ein Dynamo aus, der am Vorderrad angebracht ist: Der Dynamo wird angetrieben, dieser wandelt die mechanische Arbeit in elektrische Energie um und leitet diese weiter an die Glühbirne. Diese leuchtet heller, je mehr Leistung vom Fahrradfahrer erbracht wird.

Wie viel Strom und Energie entsprechen einer Kilowattstunde?

1 kWh ist die Energie, die zum Beispiel eine Maschine mit einer Leistung von 1.000 Watt (= 1.000 Joule pro Sekunde) aufbringt, wenn sie 1 Stunde lang arbeitet.

1 kWh entspricht 1.000 W * 1 h.

1 Stunde entspricht 3.600 Sekunden.

1 kWh ist also äquivalent zu:  1.000 J/s * 3.600 s = 3.600.000 Joule ≘ 3,6 Megajoule MJ.

Anwendung der Einheit kWh

Der Vorteil dieser Definitionen von Watt und Kilowattstunde besteht darin, dass sie komplett unabhängig vom Energieträger sind.

Ob Öl, Gas, Brennholz, Strom oder Glykogen in den Muskeln - eine kWh bleibt eine kWh. Die Einheit ist also universell und wird daher auch in der Photovoltaik verwendet.

In den Einheiten Watt und Kilowattstunde wird die Energieerzeugung bzw. -umwandlung vergleichbar. Das ist, zum Beispiel, bei der Wahl zwischen dem Verbrennen fossiler Energieträger und der Erzeugung erneuerbarer Energien von großer Relevanz.

Die kWh in der Photovoltaik

Für einen vierköpfigen Haushalt kann durchschnittlich ein jährlicher Bedarf von ca. 4.500 Kilowattstunden erwartet werden. Das ist genug für zwei Erwachsene, zwei Heranwachsende samt Küche, Stereoanlagen, Lampen, TVs und Computer etc.

Stromintensive Hobbies sind in der Kalkulation nicht berücksichtigt.

Als Faustregel kann angenommen werden:

Eine kristalline Photovoltaikanlage mit Ausrichtung nach Süden erzeugt pro kWp Nennleistung in Süddeutschland ca. 1.050 kWh, im Norden ca. 995 kWh. Für die Darstellung gehen wir von 1.000 kWh / kWp aus.

Pro kWp sollten durchschnittlich etwa 6,65 m2 Dachfläche angesetzt werden (verschattungsfreie Südausrichtung, 32° Dachneigung).

Um mit einer Photovoltaikanlage 4.500 kWh zu erzeugen, würde somit idealerweise eine Belegung von 4,5 × 6,65 m = 29,925 m2 genügen - also ca. 30 m2. Das setzt allerdings voraus, dass der Strom ausschließlich zum Gebrauchszeitpunkt produziert wird.

In der Praxis jedoch ist das nicht der Fall, weshalb oft Stromspeicher eingesetzt werden und externer Strom bezogen werden muss.

Der kWh-Bedarf und die Stromproduktionszeiten

Da die Zeiten der Solarstromproduktion auf Ihrem Dach höchstwahrscheinlich nicht mit Ihren Verbrauchszeiten übereinstimmen, können auch 4.500 kWh selbst erzeugten Solarstroms einen Strombedarf von 4.500 kWh nicht decken.

Um die Lücke auszugleichen, sollten Sie

  1. die erzeugte Energie einspeichern, bis sie verbraucht werden kann, und
  2. Ihre PV-Anlage etwas großzügiger dimensionieren.

Ein Stromspeicher für erhöhte Verfügbarkeit

Mit einer Photovoltaikanlage von 6 kWp lässt sich ein hoher bis sehr hoher Anteil des Bedarfs im Eigenverbrauch decken, vor allem wenn eine intelligente Energiespeicher-Lösung eingesetzt wird. So kann in den Mittagsspitzen erzeugter Strom genau dann einsetzt werden, wenn dieser benötigt wird - in der Regel am Abend.

Mehr Informationen dazu finden Sie in diesem Artikel: Solarstromspeicher in 2022

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