Watt, Volt, Ampere einfach erklärt
Einheiten der E-Mobilität einfach erklärt
Auf diese Begriffe im E-Mobilitätsbereich wird wohl jeder E-Mobilist früher oder später treffen. Aber was bedeuten diese Maßeinheiten eigentlich? Was steckt hinter solchen Angaben und wie hängen sie zusammen? Und das Wichtigste: Welche Auswirkungen haben unterschiedliche Maßeinheiten auf das Laden von E-Autos? Wir geben einen Einblick und liefern eine kurze und knackige Erklärung. So können Sie sich mit den Begriffen und Zusammenhängen vertraut machen und behalten den Überblick im Bereich der Elektromobilität. Aber vorab: Sie müssen kein Mathematiker oder Physiker sein, das Aufladen Ihres E-Autos ist im Grunde nicht anders als das Aufladen Ihres Smartphones – nur mit einer etwas größeren Batterie.
Stromeinheiten auf einen Blick
Das Ohm’sche Gesetz zum Widerstand zeigt eine Wechselwirkung zwischen Strom und Spannung. Wollen Sie also eine Stromeinheit berechnen, so benötigen Sie die drei elektrischen Größen Volt, Watt und Ampère. Unser Tipp: Zeichnen Sie sich ein Dreieck, schreiben “Watt” an die obere Spitze, an die linke Ecke kommt “Volt” und an die rechte Ecke “Ampère”. Möchten Sie nun einen der Werte berechnen, so multiplizieren Sie nebeneinander liegende Werte miteinander oder teilen übereinander liegende Werte – und zwar den oberen durch den unteren.
Wofür steht Volt?
- Volt = Spannung
Vergleicht man den Strom mit einem Wasserhahn, dann ist Volt mit dem Druck gleichzusetzen, mit dem das Wasser durch die Leitung fließt. Nur, dass es in diesem Fall eben Elektronen sind, die sich ihren Weg durch die Leitung suchen. Spannung wird also in Volt gemessen und ist das Gefälle der durch eine Leitung fließenden Elektronen. In Deutschland ist die Netzspannung einheitlich auf 230 Volt bei einphasigem Wechselstrom festgelegt. Dagegen haben Steckdosen in den USA häufig nur eine Spannung von 110 Volt. Benannt wurde die Maßeinheit nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta – er hat auch die Batterie erfunden.
Wenig Spannung heißt wenige Elektronen und gleichzeitig eine niedrige Voltanzahl. Dagegen bedeutet viel Spannung, viele Elektronen und damit eine hohe Voltanzahl. Die elektrische Spannung kann man mithilfe von Leistung und Stromstärke berechnen. Dazu teilt man einfach die Leistung durch die Stromstärke. Die Formel lautet:- Volt = Watt / Ampère (bzw. U = P / I)
Was ist Ampère?
- Ampère = Stromstärke
Nehmen wir wieder unseren Vergleich mit einem Wasserhahn zur Hilfe. Ampère kann als Dicke der Wasserleitung gesehen werden. Je dicker die Leitung ist, desto mehr Wasser kann zeitgleich durch sie hindurchfließen. Übertragen auf den Stromfluss ist Ampère die Menge an Elektronen, die in einer bestimmten Zeitspanne durch die Stromleitung fließen. In Deutschland sind Leitungen maximal auf 16 Ampère ausgelegt. Die Maßeinheit ist nach dem französischen Mathematiker und Physiker André-Marie Ampère benannt.
Je mehr Strom in einer bestimmten Zeitspanne durch den elektrischen Leiter fließt, desto höher ist die Stromstärke. Durch einen dicken Leiter können also in der gleichen Zeitspanne deutlich mehr Elektronen durchfließen als durch einen dünnen Leiter. Die Stromstärke kann man mithilfe der Stromleistung und der Stromspannung berechnen. Dafür teil man einfach die Leistung durch die Spannung. Die Formel lautet:
- Ampere = Watt / Volt (bzw. I = P / U)
Was bedeutet Watt?
- Watt = Leistung
Watt könnte in unserem Beispiel mit dem Wasserhahn das herausfließende Wasser sein. Denn Watt ist der Energieumsatz in einer Zeitspanne. Das heißt, mit Watt kann man darstellen, wie viel Strom verbraucht oder erzeugt wurde. Die Maßeinheit für elektrische Leistung wurde nach dem Wissenschaftler James Watt benannt. Auf vielen Elektrogeräten wird die elektrische Leistung nicht in Watt, sondern in Kilowatt angegeben – ein Kilowatt entspricht 1000 Watt.
Die elektrische Einheit für Leistung gibt an, mit welcher Spannung die Elektronen durch die Leitung fließen. Dafür multipliziert man einfach die Spannung mit der Stromstärke. Die Formel lautet:
- Watt = Volt * Ampère (bzw. P = U * I)
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Wie berechne ich die Ladeleistung einer Ladesäule?
Für die Berechnung der Ladeleistung des Stromers benötigt man die Anzahl der Phasen, die Spannung in Volt und die Stromstärke in Ampère Ihres Stromanschlusses. Je nach Stern- oder Dreiecksschaltung liegt die Spannung bei 230 Volt oder 400 Volt. Einphasig laden Sie an einer Haushaltssteckdose Ihres Heimnetzes mit einer Stromstärke von maximal 20 Ampère, dreiphasig laden Sie mit 32 Ampère Stromstärke. Bei dreiphasigen Anschlüssen ist auch entscheidend, wie die Ladestation am Netz angeschlossen ist.
Einphasenwechselstrom:
3,7 kW Ladeleistung = 1 Phase * 230 V Spannung * 16 A Stromstärke
Dreiphasenwechselstrom:
11 kW Ladeleistung = 3 Phasen * 230 V Spannung * 16 A Stromstärke
Drehstrom, Dreiphasenwechselstrom, Sternschaltung:
22 kW Ladeleistung = 3 Phasen * 230 V Spannung * 32 A Stromstärke
Drehstrom, Dreiphasenwechselstrom, Dreieckschaltung:
22 kW Ladeleistung = 3 Wurzel * 400 V Spannung * 32 A Stromstärke
Wie viele Kilowattstunden lädt das E-Auto?
Um zu berechnen, wie lange Ihr Elektroauto lädt, multiplizieren Sie einfach die Kilowatt der Ladesäule oder des Stromanschlusses mit der Anzahl an geladenen Stunden. Nehmen wir an, Ihr Auto hat eine Batterie mit 40 Kilowattstunden Fassungsvermögen. Laden Sie Ihr E-Auto an einer Haushaltsteckdose mit 3,7 Kilowatt Leistung auf, brauchen Sie etwa zehn Stunden, bis Ihr Akku fast vollständig geladen ist.
- Berechnung: 3,7 kW x 10 h = 37 kWh
Um Zeit zu sparen, können Sie Ihr Elektrofahrzeug auch an einer Wallbox oder an einem anderen Ladepunkt mit dreiphasigem Wechselstrom anschließen. So haben Sie eine Ladeleistung von 11 Kilowatt und die Ladezeit verkürzt sich auf etwa 3,5 Stunden, bis der Akku wieder nahezu vollgeladen ist. Noch schneller funktionieren Ladestationen mit 22 Kilowatt. Hier benötigen Sie weniger als zwei Stunden Ladezeit.
