Umrechnung von Elektronenvolt in Kilowattstunden

Informationen über Elektronenvolt (eV)

Das Elektronenvolt ist eine Energieeinheit und entspricht der Arbeit, die an einem einzelnen Elektron verrichtet wird, das eine Potentialdifferenz von einem Volt durchläuft. Sein Zeichen ist eV. Seit der Neudefinition des SI im Jahr 2019 hat es einen exakten Wert, 1,602176634 mal zehn hoch minus neunzehn Joule, weil die Elementarladung nun eine festgelegte Konstante ist.

Es existiert, weil das Joule für die Welt der Atome hoffnungslos groß ist. Ein einzelnes sichtbares Photon trägt zwischen etwa 1,6 und 3,3 Elektronenvolt, und dies in Joule auszudrücken verlangt neunzehn führende Nullen. In Elektronenvolt zu rechnen erlaubt es, die Energie einer chemischen Bindung, eines Atomübergangs oder eines subatomaren Stoßes als Zahl zwischen eins und wenigen anzugeben, und genau das soll eine Einheit leisten.

Der Maßstab ordnet ganze Fachgebiete. Die Chemie lebt bei wenigen Elektronenvolt, der Energie von Bindungen und der sichtbaren und ultravioletten Photonen, die sie brechen. Röntgenstrahlen belegen die Kiloelektronenvolt. Die Kernphysik arbeitet in Megaelektronenvolt, dem Maßstab der Bindungsenergien und des radioaktiven Zerfalls. Die Teilchenphysik nutzt Gigaelektronenvolt, wo die Ruhemasse des Protons 0,938 beträgt, und Teraelektronenvolt am Großen Hadronen-Speicherring, dessen Protonen je 6,8 tragen.

Masse wird über die Masse-Energie-Beziehung in derselben Einheit angegeben. Die Ruhemasse eines Teilchens steht in Elektronenvolt geteilt durch das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit, und Physiker lassen den Teiler gewöhnlich weg und sagen schlicht, das Elektron habe 511 Kiloelektronenvolt. Das Higgs-Boson hat nach derselben Übereinkunft 125 Gigaelektronenvolt.

Die Halbleitertechnik hängt davon ab. Die Bandlücke, die bestimmt, wie sich ein Werkstoff elektrisch und optisch verhält, ist eine Energie in Elektronenvolt: rund 1,1 für Silicium, 3,4 für Galliumnitrid, und diese eine Zahl entscheidet, ob ein Bauelement eine Solarzelle, ein Transistor oder eine blaue Leuchtdiode ist.

Die Astronomie übernimmt die Konvention für hochenergetische Photonen, sodass Gammateleskope ihre Beobachtungen in Gigaelektronenvolt und Teraelektronenvolt statt in Wellenlängen berichten.

Teilchenbeschleuniger tragen den Namen der Energien, die sie erreichen, weshalb ihre Namen den Vorsätzen folgen. Die Maschine von Cockcroft und Walton, die 1932 erstmals einen Kern spaltete, arbeitete mit einigen hundert Kiloelektronvolt; das Bevatron der fünfziger Jahre erreichte Milliarden und fand das Antiproton; und der Große Hadronenspeicherring bringt Protonen auf je 6,8 Teraelektronvolt. Die kosmische Strahlung rückt all das zurecht, denn sie trifft mit Energien bis zu 10 hoch zwanzig Elektronvolt ein, zig Millionen Mal mehr, als eine Maschine erzeugen kann — wenngleich in einem Jahrhundert nur eine Handvoll solcher Teilchen je Quadratkilometer die Erde trifft.

Ein Elektronenvolt entspricht etwa 1,602 mal zehn hoch minus neunzehn Joule oder rund 3,83 mal zehn hoch minus zwanzig Kalorien.

Informationen über Kilowattstunde (kWh)

Die Kilowattstunde ist eine Energieeinheit und entspricht der Energie, die ein Kilowatt Leistung in einer Stunde liefert, also genau 3,6 Millionen Joule. Ihr Zeichen ist kWh. In ihr wird praktisch aller Strom der Welt gekauft und verkauft.

Ihre Form erklärt ihren Nutzen. Leistung mal Zeit ergibt Energie, sodass ein in Watt angegebenes Gerät und eine Dauer in Stunden eine Zahl liefern, die sich unmittelbar von einer Rechnung ablesen lässt. Ein Zwei-Kilowatt-Heizgerät, das drei Stunden läuft, verbraucht sechs Kilowattstunden, und zwischen dem Typenschild und der Zahl am Zähler ist keine Umrechnung nötig.

Der Hausverbrauch liegt auf einer begreiflichen Skala. Ein typischer europäischer Haushalt nutzt zwischen 2000 und 5000 Kilowattstunden im Jahr, ein amerikanischer eher 10 000. Einmal Wasserkocher kostet rund 0,1, eine Waschmaschinenladung etwa 0,7, ein moderner Kühlschrank rund 200 im Jahr. Diese Zahlen machen die Einheit zu einem wirksamen Werkzeug, um zu überlegen, wohin die Energie in einem Haushalt tatsächlich geht.

Elektrofahrzeuge haben ihr ein neues Publikum verschafft. Die Batteriekapazität wird in Kilowattstunden angegeben, bei einem Personenwagen meist zwischen 40 und 100, und die Effizienz in Kilowattstunden je hundert Kilometer, dem elektrischen Gegenstück zu Litern je hundert Kilometer. Die Ladeleistung in Kilowatt bestimmt danach, wie lange die Übergabe einer bestimmten Energiemenge dauert.

Die Einheit gehört nicht zum SI und wird mitunter dafür getadelt, eine Einheit mit Vorsatz mit einer nicht zum SI gehörenden Zeiteinheit zu verbinden. Das Megajoule ist die formal richtige Alternative, und einige Länder rechnen Gas tatsächlich in Megajoule oder Gigajoule ab, doch die unmittelbare Verbindung der Kilowattstunde zu den Leistungsangaben der Geräte hat sie beim Strom überall vorherrschend gehalten.

Größere Vielfache tragen die Stromwirtschaft. Die Megawattstunde ist die Einheit des Großhandels, die Gigawattstunde beschreibt die Erzeugung eines Kraftwerks an einem Tag, und die Terawattstunde dient dem Jahresverbrauch eines Landes.

Tarife haben aus der Einheit ebenso ein Signal wie ein Maß gemacht. Zeitabhängige Preise verlangen je Kilowattstunde nach Tageszeit unterschiedliche Beträge, Großhandelsmärkte rechnen in Halbstundenblöcken ab, und in Zeiten starken Windes bei geringer Nachfrage ist der Preis negativ geworden, sodass Erzeuger fürs Weiterliefern zahlen. Haushalte mit Speicher oder Elektroauto verschieben ihren Verbrauch in die billigen Stunden, was die Last im Netz glättet. Die Kilowattstunde ist zudem die Einheit, in der die Kohlenstoffintensität des Stroms gemeldet wird, in Gramm Kohlendioxid je Kilowattstunde, was den Erzeugungsmix eines Landes an einer einzigen Zahl messbar macht.

Eine Kilowattstunde entspricht 3,6 Millionen Joule, 3600 Kilojoule oder etwa 860 Kilokalorien.