Immer häufiger müssen wir uns mit elektrotechnischen Größen beschäftigen. Die Elektromobilität hält Einzug in den Alltag. E-Bikes, Elektrofahrzeuge und Photovoltaikanlagen sind Themen, mit denen wir uns mehr und mehr auseinandersetzen. Wie viele Wattstunden passen in die Batterie? Wie hoch ist der Strom aus der PV-Anlage? Welche Leistung kann damit gedeckt werden? Was war nochmal der Unterschied zwischen Kilowatt und Kilowattstunde?
Ein grundlegendes Verständnis und die Routine, die korrekten Begriffe anzuwenden, hilft nicht nur beim Smalltalk mit Bekannten, sondern auch Verantwortlichen in der Kommunikation mit Fachleuten. Eine gemeinsame Fachsprache verhindert Missverständnisse. Schauen wir uns also kurz die grundlegenden Größen einmal an:
Die Leistung P ist definiert durch Energie pro Zeit und wird in Watt angegeben. Die Arbeit W ist das Produkt aus Leistung und Zeit. Die aufgebrachte Arbeit entspricht der umgesetzten Menge Energie E. Sowohl die elektrische Arbeit als auch die elektrische Energie wird daher in Wattsekunden Ws angegeben. 3.600.000 Ws entsprechen einer Kilowattstunde kWh. Merken wir uns also, dass Energie eine Zustandsbeschreibung ist, während Arbeit immer eine Prozessgröße ist.
Übertragen wir diese Begriffe nun auf ein Modul einer Photovoltaikanlage (PV) und ein Serverrack:
Moderne PV-Module liefern unter optimalen Bedingungen etwa 400 Watt Spitzenleistung (Wp – Wattpeak). Diese Leistung wird natürlich nicht das ganze Jahr und zu jeder Tageszeit erzeugt. Geht man davon aus, dass pro installiertem Watt Spitzenleistung im Jahr 1,1 kWh Energie erzeugt werden können, käme man je installiertem PV-Modul auf eine erzeugte Energie von 440 kWh im Jahr.
Stellt man die nun bekannten Formeln um, kann man eine durchschnittliche Leistung ermitteln, indem man die erzeugte Energie durch die Anzahl der Stunden eines Jahres (8.760 Stunden) teilt. Das 0,4 kWp Solarmodul erzeugt also im Durchschnitt eine Leistung von 50,2 W.
Teilt man die Gesamtenergie des Jahres hingegen durch die Spitzenleistung, erhält man die Anzahl der Volllaststunden im Jahr. Unser 400-Watt-Modul würde es also auf etwa 1.100 Volllaststunden bringen.
Angenommen, wir betreiben ein Serverrack mit einer Wirkleistung von 8 Kilowatt (kW), müssten wir 160 unserer Bei-spiel-Solarmodule betreiben, um die Last des Serverracks zu decken. Das ist ein sehr theoretischer Wert, da man bei Solarmodulen große Schwankungen in der Erzeugung zwischen Tag und Nacht, sowie Sommer und Winter berücksichtigen muss.
Das Prinzip lässt sich so aber auch auf die Batteriedimensionierung einer USV-Anlage (unterbrechungsfreie Stromversorgung) über-tragen. Wenn unser 8-kW-Serverrack bei Stromausfall eine Viertelstunde durch die Batterie gespeist werden soll, benötigt die Batterie mindestens eine Kapazität von 8 kW x 0,25 h = 2 kWh. Die Leistung der USV wird normalerweise etwas überdimensioniert gegen-über der Server Wirkleistung ausgelegt, um im Notfall nicht zu versagen. Eine um 20 % größere Einspeisung aus der USV bedeutet für unseren 8-kW-Server eine Mindestleistung von 9,6 kW der USV.
Wenn man sich mit den vorgestellten Größen ein wenig auseinandergesetzt hat, kann man schnell über den Daumen gepeilt ab-schätzen, ob manche Installationen oder auch Investitionen wirklich sinnvoll sind. Man muss nicht Elektrotechnik studiert haben, um den Überblick zu behalten und kann im nächsten Fachgespräch mit der richtigen Verwendung der Begriffe glänzen.
