Elektrische Energie

Die Grundeinheit elektrischer Energie ist die Wattsekunde

Elektrische Energie wird in Wattsekunden (Ws) gemessen, wobei eine Wattsekunde einem Joule (J) entspricht. Ein Watt pro Sekunde entspricht ungefähr der Leistung des menschlichen Herzens. Diese internationale Standardeinheit ist zu gering, um den Umgang mit Strom in Haushalt und Wirtschaft zu beschreiben, weshalb im Haushaltsbereich die größere Einheit Kilowattstunde (kWh) üblich ist. In der Industrie und bei der Energieerzeugung ist auch die Verwendung von größeren Einheiten wie Megawattstunde (MWh), Gigawattstunde (GWh) und Terawattstunde (TWh) üblich. Im Jahr 2016 wurden in Deutschland insgesamt rund 525 Terawattstunden Strom verbraucht.

Leistung, Spannung, Stärke: die wichtigsten Stromeinheiten

Neben der Leistung, die in Watt (W) gemessen wird, gibt es beim Strom noch andere wichtige Größen – angefangen bei der Einheit Volt (V). Sie gibt die elektrische Spannung an. Damit ist die Kraft gemeint, die hinter dem Stromfluss steckt. Die Stromstärke hingegen wird in Ampere (A) angegeben. Damit ist die Strommenge gemeint, die durch die Leitung fließt. Ist auf einem Gerät eine Ampere-Zahl angegeben, bezeichnet diese die maximale Stromstärke, die durch das Gerät auf einmal fließen darf. Wird sie überschritten, weil die Stromquelle eine höhere Stromstärke liefert, kommt es zu einem Kurzschluss. Weniger bekannt als die anderen drei Größen ist wahrscheinlich die Einheit für elektrischen Widerstand: Ohm (Ω). Sie gibt an, wie gut oder weniger gut Strom durch ein bestimmtes Material geleitet wird.

Elektrische Energie wird aus Primärenergieträgern gewonnen

Um Strom erzeugen zu können, muss in einem Kraftwerk eine Form von Primärenergie in elektrische Energie umgewandelt werden. Da elektrische Energie nur für relativ kurze Zeit gespeichert werden kann, muss sie über das Stromnetz direkt zu den Verbrauchern geleitet werden. Zur Stromerzeugung werden in Deutschland vor allem fossile Energieträger (Kohle, Öl, Gas) verwendet. Da diese Energieträger nur begrenzt zur Verfügung stehen und mitverantwortlich für den Klimawandel sind, muss die Energieerzeugung mittelfristig umgestellt werden. Die Nutzung von Kernenergie gilt zwar als CO2-frei, sie ist jedoch ebenfalls von endlichen Brennstoffen abhängig und mit großen Risiken behaftet. Daher soll elektrische Energie in Zukunft zum größten Teil aus regenerativen Energieträgern wie Biomasse, Wind, Sonnenlicht und Wasser erzeugt werden. Im Jahr 2016 betrug der Anteil der erneuerbaren Energien an der Bruttostromerzeugung bereits knapp 29 Prozent.

Speicherung von elektrischer Energie

Zu den Eigenschaften von elektrischer Energie gehört, dass sie sich gut transportieren, aber schlecht speichern lässt. Wenn im Zuge der Energiewende immer mehr auf fluktuierende Energiequellen wie Sonnen- und Windenergie gesetzt wird, können die schlechten Speichereigenschaften elektrischer Energie zum Problem werden. Beispiel: Wird ein Haus über eine Photovoltaikanlage mit Elektrizität versorgt, kann der Strom bei Sonnenschein ständig nachproduziert werden. Nachts muss die Energie allerdings aus einem Speicher bezogen werden. Glücklicherweise gibt es bereits einige Verfahren zur Stromspeicherung. Zu den Speichern für elektrische Energie gehören:

• Batterien
• Kondensatoren
• Schwungradspeicher
• Speicherkraftwerke (beispielsweise Pump-, Wasser- und Druckluftspeicherkraftwerke)
• magnetische Speicher

Durch Umwandlungsprozesse besteht auch die Möglichkeit, mit elektrischer Energie Wasserstoff zu gewinnen. Bei Bedarf kann dieser dann mithilfe einer Brennstoffzelle erneut Strom erzeugen. Strom kann also unverändert als Elektrizität oder als eine andere Energieform gespeichert werden.

Jede Speicherart birgt aber auch Nachteile. Manche lassen sich nicht überall umsetzen oder haben einen zu großen Energieverlust. Andere sind einfach sehr aufwendig einzurichten und zu betreiben. Deshalb wird auch über andere Möglichkeiten nachgedacht, Strom ständig verfügbar zu halten – zum Beispiel, indem man die Stromnetze vergrößert. Elektrische Energie über weite Strecken zu transportieren, ist tatsächlich kostengünstiger, als sie zu speichern. Der Energieverlust ist selbst bei großen Distanzen relativ gering.

Der Strompreis

Mit Elektrizität werden vom Elektroauto bis zur elektrischen Zahnbürste eine Vielzahl von Anwendungen im und außerhalb des Haushalts betrieben. Strom ist im Grunde in jedem Haushalt unverzichtbar und selbstverständlich ein Kostenfaktor.

Wie viel eine Kilowattstunde Strom kostet, bestimmt nicht der Stromanbieter allein. Der Stromanbieter muss Netzentgelte (Stromnetzgebühren), Umlagen und Abgaben (Stromsteuer) an den Netzbetreiber und den Staat zahlen. Diese Kosten gibt er an den Endverbraucher weiter. Für den Verbraucher kommen zum Strompreis noch die Kosten für die Erzeugung und den Vertrieb der Elektrizität hinzu, sie machen allerdings bei Weitem nicht den größten Teil des Strompreises aus.

Auch Verbraucher haben Einfluss auf den Strompreis, indem sie ihren Stromlieferanten individuell auswählen. Auch wenn alle Stromlieferanten die gleichen Abgaben an die Netzbetreiber und den Staat zahlen müssen, bieten sie ihren Strom nicht zum gleichen Preis an. Einige Anbieter haben sogar verschiedene Stromtarife mit unterschiedlicher Preisgestaltung im Portfolio. So ist es für den Verbraucher trotz der festen Kostenfaktoren im Strompreis möglich, einen günstigen Tarif zu finden.