Strombedarf

Strombedarf von Geräten im Privathaushalt

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.

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.

Würde der Strom verbraucht, bräuchte es nur einen Anschlussdraht zur Übertragung elektrischen Stroms. Der elektrische Strom erfüllt einen Transportzweck und verbraucht sich dabei nicht. Daher verfügt ein Elektrogerät immer über zwei Anschlussleitungen. Der elektrische Strom überträgt genau die Energie aus dem Kraftwerk, die der Nutzer benötigt.

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.

Der Begriff ist für Endanwender zweckmäßig, da dieser für ein gewünschtes Ergebnis durch den Einsatz von vorhandenen Elektrogeräten einen tatsächlichen Strombedarf hat. Die Möglichkeit der effizienteren Energieumwandlung durch Verwendung besser geeigneter Geräte oder Techniken ist für den Augenblick zunächst zweitrangig und wird meist nur bei langfristigem oder dauerndem Einsatz vordergründig.

Elektrische Leistung

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

Leistungsfaktor

Der Leistungsfaktor ist der Cosinus des Phasenwinkels $\varphi$ (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 :

$\cos \varphi = \frac{\mathrm{Wirkleistung}}{\mathrm{Scheinleistung}}= \frac{P_W}{P_S}$

Wirkleistung :

$P_W = U \cdot I \cdot \cos \varphi$

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]:

$W = P_W \cdot t$.

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 Strombedarf 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 benötigt ein Elektromotor mit seiner Magnetwicklung 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.

Sein Vorhandensein begrenzt 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 Strombedarf:

• 2006 = 540 Mrd. kWh; lt. Verband der Elektrizitätswirtschaft (VDEW), veröffentlicht Mitte März 2007. Die Zunahme im Vergleich zum Vorjahr lag bei 3,74 %.
• 2005 = 519,8 Mrd. kWh (lt. Verband d. Elektrizitätswirtschaft (VDEW), die Zunahme beträgt ggü. 2004 = 0,7 %)
• 2004 = 516,2 Mrd. kWh (Rückrechnung von 2005)

Nach Berechnungen des Umweltbundesamtes ist der Strombedarf 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 Strombedarf 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 Jahresstrombedarf eines Privathaushalts ^[3]:

• mit einer Person 2000 kWh
• mit zwei Personen 3100 kWh
• mit drei Personen 3900 kWh
• mit vier Personen 4500 kWh
• mit fünf Personen 5300 kWh
• mit sechs Personen 5800 kWh

Nach neuesten Erhebungen des gewerblichen Vergleichsportals check24.de (Vergleichsrechner & Ökostrom) im Zeitraum Juni 2007 bis März 2009 konnten anhand von über 200.000 Anbieterwechslern (Grundgesamtheit) folgende durchschnittlichen Jahresstromverbräuche für verschiedene Haushaltsgrößen festgestellt werden:

• mit einer Person 1.944 kWh
• mit zwei Personen 3.417 kWh
• mit drei Personen 4.350 kWh
• mit vier Personen 5.149 kWh
• mit fünf Personen 6.135 kWh
• mit sechs Personen 7.199 kWh
• mit sieben Personen 8.123 kWh
• mit acht Personen 8.775 kWh
• mit neun Personen 8.955 kWh
• mit zehn Personen 9.011 kWh

Der durchschnittliche Jahresverbrauch aller Haushalte bei Strom beträgt 3.891 kWh.

Das „Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH“ ^[4] nennt u.a. folgende Gründe für den Anstieg des Stromverbrauchs trotz immer effizienteren Endgeräten:

• Vorbehalte gegenüber neuer Techniken, wie z.B. Energiesparlampen
• steigende Komfortansprüche
• größere durchschnittliche Wohnflächen
• eine vermehrte Nutzung von immer größeren Geräten sowie die stetig sinkenden Anschaffungskosten für Haushaltswaren und Elektronik

Bruttostrom- und Primärenergie-Verbrauch ab 1991 in Deutschland ^[5]

Jahr	Bruttostrombedarf (insgesamt) in TWh	Bruttostrombedarf in % (Anteil Erneuerbare Energieträger)	Primärenergieverbrauch (insgesamt) in PJ	Primärenergieverbrauch in % (Anteil Erneuerbare Energieträger)
1991	539,6	3,2	14.610	1,3
1992	532,9	3,8	14.319	1,4
1993	527,9	4,0	14.309	1,6
1994	530,8	4,3	14.185	1,8
1995	541,6	4,7	14.269	1,9
1996	547,3	4,2	14.746	1,8
1997	549,9	4,5	14.614	2,4
1998	556,7	4,8	14.521	2,6
1999	557,3	5,5	14.323	2,8
2000	579,6	6,3	14.401	2,9
2001	585,1	6,7	14.679	2,9
2002	587,4	7,8	14.427	3,2
2003	598,6	7,9	14.460	3,4
2004	608,0	9,3	14.656	4,5
2005	612,1	10,4	14.469	4,7
2006	617,0	11,7	14.565	5,4
2007	617,5	14,2	13.842	6,6

Europäischer Vergleich

Norwegen war 2003 mit hohem Abstand Spitzenreiter beim Haushaltsstromverbrauch: 15400 kWh pro Jahr. Zurückgeführt wird das auf den äußerst hohen Anteil von mit Wasserkraft betriebenen stromaufwendigen Elektroheizungen. Im EU-Durchschnitt wurden 4050 kWh verbraucht, Oesterreich lag dabei mit 4750 kWh über dem Durchschnitt, Deutschland (siehe oben) indes darunter. In der Schweiz lag der Verbrauch der Haushalte im Schnitt bei 5200 kWh, in Ungarn bei 2900 kWh, in Polen nur bei 1950 kWh und in Litauen gar nur bei 1500 kWh.^[6]

Siehe auch

• Stromerzeugung
• Energiebedarf
• Kraftwerksmanagement

Fußnoten

1. ↑ Untersuchung zu privaten Haushalten – Deutsche verschwenden Energie. tagesschau.de, 2006-11-14. Abgerufen am 2007-09-11.
2. ↑ Holger Dambeck: Spiegel Online: Stromverbrauch von Elektrogeräten dramatisch gestiegen. 2007-09-10. Abgerufen am 2007-09-11.
3. ↑ EnergieAgentur.NRW: Presseinformation der EnergieAgentur.NRW: Strombedarf von Privathaushalten unterschiedlicher Größe. 2006-04-06. Abgerufen am 2007-12-11.
4. ↑ www.ifeu.org
5. ↑ statistisches Bundesamt: Bruttostrom- und Primärenergieverbrauch ab 1991
6. ↑ Starke Unterschiede beim Stromverbrauch in Europa. www.verivox.de, 02. Jan. 2006. Abgerufen am 26. Apr. 2009. (Nachrichtenmeldung)