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Strombedarf

Strombedarf ist ein Begriff, der die Menge an elektrischer Energie, die von einem elektrischen Verbraucher im Betrieb während einer definierten Zeit von elektrischer Energie in eine andere Energieform umgewandelt wird, bezeichnet. Physikalisch handelt es sich hier um eine Energiewandlung.

Inhaltsverzeichnis

Andere Benennung

Stromverbrauch ist ein weiterer, umgangssprachlicher, Begriff für diese Energiewandlung. Da Energie (und damit auch elektrischer Strom) nicht erzeugt oder verbraucht, sondern nur umgewandelt werden kann, ist der Begriff irreführend.

Siehe auch: Energieeinsparung

Begriffliche Kritik

Die Verwendung des Begriffs Strombedarf für den bloßen aktuellen Verbrauch elektrischer Leistung ist energiepolitisch irreführend, da es keinen eigentlichen Bedarf an Strom gibt, sondern nur einen Bedarf an Raumhelligkeit, Heizung, Kühlung, Rechenleistung, Kochwärme, Mobilität, etc. Real ist die Situation oft so, dass man diesen Bedarf bei Verwendung geeigneterer Techniken mit sehr viel geringerer elektrischer Leistung decken könnte.

Elektrische Leistung

Die elektrische Leistung PW (gemessen in Watt) des Verbrauchers ist das Produkt aus der anliegenden elektrischen Spannung U (gemessen in Volt), dem fließenden Strom IW (gemessen in Ampere) und dem Leistungsfaktor cos φ. (φ ist der Phasenwinkel zwischen Strom- und Spannungsvektor).

Leistungsfaktor

Der Leistungsfaktor ist die Winkelfunktion des Phasenwinkels (phi) zwischen Strom und Spannung. Bei Belastung durch Motoren etc. ist der Stromvektor dem Spannungsvektor nacheilend (Motoren wirken induktiv). Der durch die zusätzliche Blindleistung entstehende Phasenwinkel φ muss bei der Berechnung der einzelnen Stromgrößen berücksichtigt werden. Anders bei Gleichstrom, da ist dies nicht der Fall.

Allgemein gilt:

Wirkfaktor :

Wirkleistung :

siehe auch Leistungen und Leistungsfaktor des Wechselstromes

Umgewandelte elektrische Energie

Die umgewandelte elektrische Energie W (von englisch work = Arbeit), gemessen in Wattsekunden, üblich sind hier auch Kilowattstunden), ist die gesamte elektrische Arbeit, die während des betrachteten Zeitraums t (gemessen in Stunden) bei der betrachteten Leistungsaufnahme fließt. Bei einem gleich bleibenden Verbrauch ist die umgewandelte Energie das Produkt der elektrischen Leistung mit der verstrichenen Zeit t [h]:

.

Beispiel: Als Beispiel kann ein Haartrockner mit 2000 Watt (2 kW) elektrischer Leistungsaufnahme betrachtet werden. Wird der Haartrockner eine halbe Stunde (0,5 h) betrieben, beträgt der Stromverbrauch 0,5 h · 2 kW = 1 kWh (eine Kilowattstunde). Er wird im europäischen Netz bei 230 Volt Spannung betrieben und es fließt ein Strom von ca. 8,7 Ampere.

Das oben beschriebene Beispiel ist nur ohne Berücksichtigung des Leistungsfaktors gültig, weil bei reinen Widerstandsheizgeräten (Strom im Gerät erwärmt den Heizkörper, ohne Motor) der Leistungsfaktor (cos φ) = 1 beträgt.

Jedoch ein Elektromotor mit seiner Magnetwicklung benötigt neben dem Wirkstrom (die Wirkung ist sicht- und fühlbar) auch einen phasenverschobenen Blindstrom zum Aufbau des elektromagnetischen Feldes im Motor.

Dieser Blindstrom belastet die Leitungen, wird allerdings durch die üblichen Wechselstromzähler nicht erfasst und somit nicht berechnet. Die Stromerzeuger müssen ihn trotzdem erzeugen, dies verlangt jedoch der Antriebsmaschine des Generators keine Antriebskraft ab.

Leider begrenzt sein Vorhandensein die elektrische Leistungsproduktion, indem er die Generatorwicklungen ebenso wie der Wirkstrom durchfließt, allerdings um die sogenannte Phasenverschiebung zeitversetzt.

Blindströme brauchen, auch wenn er dem Haushalt nicht explizit verrechnet wird, dieselbe Struktur des Kraftwerkes inkl. Personal, nur der Brennstoffverbrauch für diesen Blindstrom entfällt. Die Summe aus beiden Strömen wird durch geometrische Addition errechnet. Auf Leitungen, im Generator und Transformator verursacht er jedoch auch seinen Anteil an Wärmeverlusten, daher erhält man ein im Wirkstrom kaufmännisch einkalkuliertes „Geschenk“ zur Ausbildung des Magnetfeldes im Elektromotor.

Leitungssicherung

Viele der deutschen Haushaltsstromkreise sind noch mit einem Sicherungs-Bemessungsstrom von 16 A abgesichert. So kann eine maximale Leistung von max. 3,7 kW je Stromkreis entnommen werden, wobei dies den oberen Grenzwert der Belastung darstellt. Bei neueren, den gültigen Vorschriften entsprechend ausgelegten Einphasen-Stromkreisen sind die 1,5 mm² Kupferleiterquerschnitte mit 13 A, der Auslösecharakteristik D, abgesichert. Ein Elektromotor mit 3,7 kW Bemessungsleistung benötigt um 100/Wirkungsgrad in %, mal mehr Wirkstrom und Blindstrom zur Magnetfeldbildung. Eine normale einphasige 16-A-Steckdose reicht dafür nicht aus. Dann allerdings wird man einen Drehstromanschluss mit 3×16 A + N + PE benutzen. Dies schreiben die Anschlussbedingungen der Stromerzeuger bzw. Energieversorgungsunternehmen vor. Sonst könnte durch Überlastung der Leitungsdrähte ein Schaden entstehen. Dann würden die Sicherungen den überlasteten Stromkreis abschalten.

Strombedarf in Deutschland

In Deutschland betrug der Stromverbrauch:

Nach Berechnungen des Umweltbundesamtes ist der Stromverbrauch von 1995 bis 2000 um elf Prozent gestiegen. Danach sank er bis 2005 um etwa sieben Prozent[1]

In Privathaushalten ist nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) der Stromverbrauch von Elektrogeräten stark angestiegen. Rückgänge gab es bei Waschmaschinen und Kühlschränken, während der Strombedarf von Fernsehern, Klimaanlagen und Computern drastisch anstieg. Dies sei eine Folge der prozentualen Zunahme am Gesamtenergieverbrauch. Zwischen 1990 und 2004 ist dieser von 15 auf 20 Prozent gestiegen.[2]

2006 betrug der durchschnittliche Jahresstromverbrauch eines Privathaushalts [3]:

Siehe auch

Fußnoten

  1. tagesschau.de (Hrsg.): Untersuchung zu privaten Haushalten – Deutsche verschwenden Energie. 2006-11-14 (Stand: 2007-09-11).
  2. Holger Dambeck: Spiegel Online: Stromverbrauch von Elektrogeräten dramatisch gestiegen. 2007-09-10 (Stand: 2007-09-11).
  3. EnergieAgentur.NRW: Presseinformation der EnergieAgentur.NRW: Stromverbräuche von Privathaushalten unterschiedlicher Größe. 2006-04-06 (Stand: 2007-12-11).