Hintergrund

In diesem Kurs wirst du öfter mit kleinen Rechenaufgaben konfrontiert. Kein Problem, wenn dir das zu kompliziert vorkommt. In diesem Fall kannst du dieses Kapitel übergehen. Aber sei sicher, dass diese Berechnungen dir im Alltag helfen können, wenn es um Stromverbrauch, Stromkosten oder um den Einsatz von Solar bzw. Batterien geht. Gib deshalb erst mal nicht auf!

Alle Berechnung diese Kurses basieren nur auf 2 Formeln. Wir erklären diese mal kurz:

Elektrische Leistung

Die elektrische Leistung (W) ist das Produkt aus Spannung (V) und Strom (I)
Leistung = Spannung * Strom
P = U * I

Einheiten:

  • Leistung in Watt (W)
  • Spannung in Volt (V)
  • Strom in Ampere (I)

Beispiel: 50 V * 10 A = 500 W


Elektrische Arbeit

Die elektrische Arbeit (Wh) ist das Produkt aus der elektrischen Leistung (W) * Zeit (h).
Arbeit = Leistung * Zeit
W = P * t

Einheiten:

  • Arbeit in Wattstunden (Wh)
  • Leistung in Watt (W)
  • Teit in Stunden (h)

Beispiel: 10 W * 10 h = 100 Wh


Rechenbeispiele

Jetzt zeigen wir dir einige Rechenbeispiele zeigen, die dir im Leben helfen können. Wir versuchen, einfache Zahlen zu verwenden, damit du alles möglichst im Kopf ausrechnen kannst. Natürlich kannst du auch deinen Taschenrechner verwenden. Du bekommst bei jedem Beispiel auch die Erklärung.

Im Kapitel Quiz, kannst du überprüfen, ob du alles richtig verstanden hast.

Frage: Auf deinem Kühlschrank steht eine Leistung von 1000 W und der Strom kostet bei euch 6 Einheiten pro kWh (z.B GHS).
Wie viel kostet dich der Kühlschrank in 10 Stunden?

Antwort: 1000 W (Watt) entspricht einer kWh (Kilowattstunde). In 10 Stunden verbrauchst du dann 10 h * 1 kWh = 10 kWh
Das kostet dich also zusammen 10 kWh * 6 Einheiten = 60 Einheiten (z.B. GHS).


Frage: Du möchtest eine USB LED Lampe 1 W an einer Powerbank mit 2000 mAh betreiben. Wie lange leuchtet diese theoretisch?

Antwort: 2000 mAh (Milliampere) rechnen wir erst in Wattstunden um. 1000 mAh = 1 Ah. Somit sind 2000 mAh = 2 Ah. Gemäß der Formel “P = U * I” (Leistung = Spannung * Strom) müssen wir den Strom mit Spannung (USB = 5V) multiplizieren. Also 2 Ah * 5V = 10 Wh. Jetzt wird dir vermutlich klar werden, dass du die LED mit 1 W theoretisch 10 Stunden betreiben kannst (10 Wh / 1W = 10 h).


Frage: Du möchtest tagsüber 1 Computer (20W), 1 Ventilator (10W) und eine LED (5 W) mit Solar betreiben. Welche Leistung muss die kleine Photovoltaik Anlage haben?

Antwort: Es geht hier nur um die Leistung, die dann von der Solaranlage gebracht werden musss, wenn die Sonne scheint. Hier brauchen wir die Zeit nicht beachten und müssen wir nur die Leistung der 3 Verbraucher addieren. In diesem Fall 35 W. In der Praxis liefert eine Photovoltaikanlage nicht den Spitzenwert. Auch das Wetter spielt eine Rolle. Das Wichtigste ist die Batterie, die den ganzen Tag puffern kann, wenn du nicht verbrauchst.


Frage: Welche elektrische Arbeit (Kapazität) hat eine 12 V Batterie mit 10Ah?

Antwort: 10 Ah heißt, dass die Batterie 10 A für 10 Stunden bei 12 V liefern kann. Das bedeutet auch, dass sie laut P = U * I bzw. 12 V * 10 A = 120 W insgesamt 10 Stunden lang liefern kann. 120 W für 10 Stunden wird mit 120 Wh genannt.
!!! Merke dir das. Du kannst so leicht eine Batterie umrechnen. Ah multipliziert mit Spannung ist Wh !!!


Frage: Eure Schule soll auch Abends eingesetzt werden. Ihr braucht 5 PC´s (a 20W), LED 10 W und Ventilator mit 30W für 5 Stunden am Abend. Wir groß muss die Batterie sein, damit sie nur bis zur Hälfte entladen wird?

Antwort:


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