Wattstunden & Amperestunden berechnen
Es gibt immer wieder Unverständnis zu Wh und Ah. Diese beiden haben nur die Gemeinsamkeit einen Energieinhalt anzugeben. Jedoch haben beide keine Abhängigkeit voneinander (Äpfel und Birnen - Vergleich).
Umrechnung und Begriffsdefinition:- Wattstunden, Kurzform: Wh
- W = Watt, Wh = Wattstunde
- Amperestunden, Kurzform: Ah
- A = Ampere, Ah = Amperestunde
- 1 kWh (Kilowattstunde) = 1000 Wh
- 1 Ah = 1000 mA
Watt und Wattstunden
Beginnen wir anhand eines einfachen Beispiels.
Eine Glühbirne benötigt 40 Watt. In einer Stunde verbraucht diese damit 40 Wh (Wattstunden). In zwei Stunden benötigt diese 40 W Glühbirne 80 Wh.
Die Formel zur Berechnung von Wattstunden ist:
Leistung (Watt) x Zeit
Für Energiespeicher, also Akkus und Batterien, ist die Wattstunden-Angabe aussagekräftiger, als die Amperestunden Angabe.
Ampere und Amperestunden
Amperestunden (Ah) kann nur mithilfe der Spannung (in Volt) zu Wattstunden umgerechnet werden.
Dieser Bereich enthält Amazon-Partnerlinks (Werbung). Bilder von Amazon.
Eine typische Angabe eines Blei-Akkus sind beispielsweise 12V 100Ah. Das heißt, dieser Speicher besitzt eine Kapazität von 100Ah bei 12V Nennspannung.
All unsere Verbraucher wie PCs, Glühbirnen, Staubsauger etc. haben aber keine Leistungsangabe in Ampere, sondern in Watt.
Umrechnung von Ah in Wh und Wh in Ah
Ah in Wh umrechnen:
Ein 12V 100Ah Akku hat einen Energieinhalt von 1.200 Wh (= 1,2 kWh). Hier wird die Nennspannung des Akkus mit der Kapazität (Ah) multipliziert.
Wh = Spannung x Ah
Wh in Ah umrechnen:
Ein 10,8V Notebook-Akku mit der Aufschrift 48Wh besitzt 4400 mAh (4,4Ah). Hier wird die Kapazität (Wh) mit der Nennspannung dividiert.
Ah = Wh : Spannung
Photovoltaik Speicher berechnen
Für PV Anlagen gibt es verschiedene Speichertechnologien. Beschränken wir uns auf die beiden häufigsten Lithium-Ionen und Blei.
Bei Li-Ion Akkus ist die übliche Angabe in Wattstunden (Wh) bzw. Kilowattstunden (kWh). Das ist eine aussagekräftige Angabe und es lässt sich daran leicht mit einer Überschlagsrechnung berechnen, wie viel ich mit meinen angeschlossenen Verbrauchern aus dem Akku ziehen kann.
Und bei Blei ist die übliche Angabe noch immer in Amperestunden (Ah). Mit dieser Angabe kann nicht so einfach gerechnet werden, denn keiner rechnet seine Verbraucher in Ampere um.
Wie in der oberen Rechnung muss die Amperestunden-Angabe mit der Nennspannung (z.B. 12V) multipliziert werden, um die Wh zu erhalten.
Berechnen wir für unsere PV Anlage einen Speicher
Angenommen, wir haben einen kontinuierlichen Verbrauch von 100 Watt je Stunde. Über 24 Stunden ergibt das einen Verbrauch von 2,4 kWh (24h x 100W).
Dazu kommt ein PC, welcher 8 Stunden pro Tag betrieben wird und 70 Watt dauerhaft benötigt. So kommen zu unseren 2,4 kWh noch weitere 560 Wh (8h x 70W) hinzu.
Zusammen macht dies 2,96 kWh bzw. 2960 Wh.
Benutzen wir Blei-Batterien, so werden folgende Amperestunden benötigt:
12V System: 12V 247 Ah (Rechnung: 2960 Wh : 12V)
24V System: 24V 123 Ah (Rechnung: 2960 Wh : 24V)
48V System: 48V 62 Ah (Rechnung: 2960 Wh : 48V)
24V System: 24V 123 Ah (Rechnung: 2960 Wh : 24V)
48V System: 48V 62 Ah (Rechnung: 2960 Wh : 48V)
Da es bei Blei-Batterienkeine 24V und 48V Akkus gibt, müssen 12V Akkus mit der obigen Amperestunden-Angabe in Reihe geschaltet werden.
Als Beispiel:
48V 62Ah entspricht vier 12V 62Ah in Reihe.
Bei der Reihenschaltung wird der Minuspol mit dem Pluspol der nächsten Batterie verbunden. Die erste und auch die letzte Batterie ergeben dann die ganze Batterie mit je einem Plus- und einem Minuspol. Weiter unten mehr dazu.
Wichtig: Beachte, dass nicht 100% der Kapazität des Akkus genutzt werden kann oder sollte. Bei Blei liegt eine gute Größe bei 50-70% Entladetiefe, damit dieser nicht zu schnell kaputt geht. Bei Li-Ion bei ca. 80-90% nutzbare Kapazität. Je nach spezifischer Technologie.
Je geringer die Kapazitätsentnahme, desto höher sind die erreichbare Ladezyklen bis zum Lebensende des Akkus.
Lesetipp: Wie groß sollte der PV-Speicher sein?
Ein Richtwert sind 600 bis 800 Vollzyklen für Blei-Säure Batterien, 1000-2000 für Li-Ion Batterien, 2000-3000 für LiFePo4 Batterien.
Dieser Bereich enthält Amazon-Partnerlinks (Werbung). Bilder von Amazon.
Parallelschaltung und Reihenschaltung:
Kurzer Hinweis bei der Akkuschaltung:
-> In der Reihenschaltung addiert sich die Spannung, die Kapazität (Ah) eines jeden Akkus bleibt gleich.
-> In der Parallelschaltung addiert sich die Kapazität der Akkus, die Spannung bleibt gleich.
Lesetipp: Reihenschaltung und Parallelschaltung - Elektronik kurz erklärt
Reihenschaltung von zwei 12V 100Ah Akkus ergibt 24V 100Ah (entsprechen 2,4kWh).
Parallelschaltung von zwei 12V 100Ah Akkus ergibt 12V 200Ah (entsprechen 2,4kWh).