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Maßeinheiten
für die Energie:  
  Umrechnung
Joule (J)
Kilowattstunde
(kWh) /
 Megawattstunde (MWh) /
Terawattstunde
(TWh)   Petawattstunde (PWh)

Kilokalorie
(kcal)
Steinkohle Einheiten (SKE)  /  Rohöl-Einheiten (RÖL)
Lexikon

  

Definition der
Energie

 1 Joule =
1 Newtonmeter

1 J = 1 Nm

Die physikalische Größe "Energie" ist definiert über die Formel,
     Energie := Kraft Weg      oder als Formel:     E := F s
mit E für Energy, F für Force (Kraft),   s für spatium (lat. Weg)
":=" bedeutet: "per Definition gleich".
Aus der Definitionsgleichung folgt für die Maßeinheit:
    Maßeinheit für Energie  := Newton Meter = N m = Nm 
  
Zu Ehren des britischen Physikers James Prescott Joule (1818-1889) (berühmt durch seine Forschung zur Thermodynamik und zum Bestimmen des mechanischen Wärmeäquivalents 1 kcal = 4186,8 J) wurde die neue Einheit mit "Joule" (J) bezeichnet:  1 J = 1 Nm
   
Berechnungsbeispiele

Beispiel 1: Potentielle Energie
Ein Mensch mit einer Masse von 80 kg steigt auf einen 10 m hohen Turm, dadurch gewinnt er sog. potentielle Energie gemäß der Formel E = m g h,
mit m Masse in kg, Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s² ,   h Höhe in m.
Also: E = 80 kg
9,81 m/s² 10 m = 7.848 kg m/s²  m = 7.848 Nm = 7.848 J,
wobei für "Newton" (N) laut Definition gilt : 1 N = 1 kg m/s² . Diese Gleichung folgt aus der Formel: Kraft (N) = Masse (kg) Beschleunigung (m/s² )
  
Beispiel 2: Potentielle Energie
Bei einem Pumpspeicherwerk wird in Phasen von Stromüberangebot Wasser aus einem unteren Auffangbecken oder See in ein höherliegendes Speicherbecken gepumpt. Dadurch gewinnt das Wasser potentielle Energie, die später bei Bedarf wieder in elektrische Energie zurückgewandelt werden kann, indem das Wasser durch Rohre vom Speicherbecken zurück in den See strömt und dabei einen Generator antreibt, der elektrischen Strom erzeugt.
  

1000 m³  Wasser
um 1 m anheben
speichert  2,725 kWh.

Werden 1000 m³  Wasser (Masse = 1000 t = 106 kg ) um 1 m angehoben, folgt wie in Bsp.1:   E = 106 kg 9,81 m/s² 1 m = 9,81 106J,
Umrechnung in kWh:   9,81 106 / (3,6 106) kWh = 2,725 kWh.  
 
Da es sich hier um potentielle Energie nach der Formel E = g m h  handelt, ist die gespeicherte Energie propotional zu m und zu h, also proportional zum Produkt m h.
Bei homogenen Massen gilt: m = ρ V, wobei µ die Dichte und V das Volumen ist, folglich gilt: E = g ρ V h,  E ist also proportional zu V und h, wenn sich also V oder h mit einem Faktor k vervielfacht, so vervielfacht sich E mit dem selben Faktor k.
Bsp.: Bei 100-fachem V und 50-fachen h ist E 100 50 = 5000 fach so groß.
  
Bei einem Wasservolumen von V 1000 m³  und einer Höhe von h m wird also eine Energie von  V h 2,725 kWh gespeichert, z.B. 2 Mio. m³ um 500 m hoch:
E = 2000 500 2,725 kWh = 2,725 106 kWh = 2,725 109 Wh = 2,725 GWh.
 
Die gesamte Pumpspeicherkapazität in Deutschland beträgt rund 40 GWh.
Stand: Anfang 2011, ohne Atdorf (nächste Abschnitt)
  

Beim geplanten Pumpspeicherkraftwerk Atdorf (Schwarzwald) beträgt das nutzbare Wasservolumen 9 Mio m³ und der Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterbecken beträgt 600 m: E = 2,725 kWh 9000 600 = 14.715.000 kWh  = 14,7 GWh
 
Beim größten Pumpspeicherwerk in NRW, dem Köpchenwerk, fasst das Speicherbecken rund 500.000 m³ und liegt 150 m über dem Hengsteysee:
   E = 2,725 kWh 500 150 = 204.375 kWh
Da das Koepchenwerk einen Wirkungsgrad von 75 % hat,  reduziert sich die
Strommenge auf 153.281 kWh. Ein durchschnittlicher 4-Personenhaushalt
verbraucht pro Jahr in etwa 4500 kWh. Die gespeicherte Energie könnte also rund 34 solcher Haushalte 1 Jahr lang mit Strom versorgen.
  
1000 Tonnen 
um 1 m anheben
speichert  2,725 kWh.
Bei einem Hubspeicherwerk werden große Massen, z.B. Betonblöcke, hochgehboben. Aus der Formel E = m g h folgt, dass die gespeicherte potentielle Energie proportional ist zum Produkt  m h, gemessen z.B. in Tonnen Meter (tm). Analog zu den obigen Rechnungen bei der Pumspeicherung folgt:
2,725 kWh entsprechen 1000 tm,   also z.B. Anheben einer Masse von:
100 t um 10 m,  50 t um 20 m,  20 t um 50 m,  10 t um 100 m,  1 t um 1000 m.

 
  Beispiel 3: Kinetische Energie
Ein Mittelklasse-PKW mit einer Masse von 1350 kg wird auf 120 km/h beschleunigt: Es gewinnt dadurch kinetische Energie gemäß der Formel 
E = 0,5 m v ²
, m Masse in kg, v Geschwindigkeit in m/s.
E = 0,5 1350 kg (120 km/h)² = 675 kg (120/3,6 m/s)² = 750.000 kg m m/s²  =
750.000 J, da J = Nm und für "Newton" laut Definition gilt : 1 N = 1 kg m/s² .
Ein Mensch braucht pro Stunde (Durchschnitt über 24 Stunden) etwa
120 kcal = 120 4186,8 J = 502.416 J an Energie aus Nahrungsmitteln. Bei einem Wirkungsgrad von rund 1/3 bei einem Automotor muss also 3 mal so viel Energie in die Beschleunigung reingesteckt werden. Rein rechnerisch könnte ein Mensch damit rund 4,5 Stunden lang ernährt werden. Seit Sprit vom Acker in Konkurrenz zum Anbau von Nahrungsmitteln tritt, hat dieser Vergleich durchaus praktische Relevanz.

  
1 Wh = 3600 J
1 kWh = 3600 kJ

1 Wh = 1 VAh
1 kWh = 1000 VAh
Beispiel 4: Elektrische Energie
Der Energiegehalt von Batterien oder Akkus wird u.a. in kWh bzw. Wh angegeben. Bei Pedelecs sind z.B. Kapaziäten in der Größenordnung von 0,2 bis 0,4 kWh = 720 bis 1440 kJ üblich   (Kilojoule (kJ) = 1000 Joule (J),  1 kWh = 3600 kJ, Herleitung: s.u.).  
  
Alternativ wird die gespeicherte Strommenge auch in Ah (Ampere Stunden), also als elektrische Ladung, angegeben, wobei Ampere (A) die Einheit für die Stromstärke = Ladung/Zeit ist. Es gelten die Formeln:
    Energie = Spannung • Ladung
    und   Ladung = Stromstärke • Zeit,  also
    Energie = Spannung • Stromstärke • Zeit

Durch Multiplikation der Ladung (in Ah) mit der Akku-Spannung in Volt (V) erhält man also den Energiegehalt in Wh (s.Erläuterun im Anschluss):
  
Bsp: Pedelec: 36 V Li-Ion-Akkupack mit einer Ladung von 10 Ah:
   Energie = 36 V 10 Ah = 360 VAh = 360 Wh = 0,36 kWh = 1296 kJ
 
Erläuterung:

In der Elektrik wird Spannung (U) definiert als Energie (E) pro Ladung (Q), also:
U := E/Q, durch Erweitern mit Q folgt:  U Q = E.
Die physikalische Größe Ladung (Q) und ihre Maßeinheit Coulomb (C) wird in der Physik definiert als Produkt aus Stromstärke (I) und Zeit (t), also Q = I t.
Ersetzen von Q durch I t liefert dann: E = U I t.
Übertragen auf die Einheiten folgt:
Joule (J) = Wattsekunde (Ws) = Volt (V) Ampere (A) • Zeit (s), oder J = VAs.
Da 1 h = 3600 s ist, folgt:  3600 J = 3600 Ws = 1 Wh = 1 VAh.
Erweitern mit k=1000 liefert: 3600 kJ = 1 kWh = 1000 VAh   

  
  Durch die Beispiele oben wird deutlich, dass 1 Joule eine sehr kleine Energiemenge ist und sich daher in der Praxis Joule-Werte mit zahlreichen Stellen ergeben, die schlecht vorstellbar sind.  Daher - auch, um sich die Energiemengen besser vorstellen zu können - werden immer noch sehr häufig die alten Energieeinheiten wie Kilokalorie (kcal), Kilowattstunde (kWh)  oder Tonnen Steinkohle Einheiten (tSKE) verwendet.
    
veraltete Maßeinheiten
für Energie
kWh
kcal
tSKE
RÖL

Potenz
deutsch
amerikan.
106 Million million
109 Milliarde billion
1012 Billion trillion
1015 Billiarde quadrillion
1018 Trillion quintillion
Zehnerpotenzen

Nach dem Gesetz über die Einheiten im Messwesen ( 2.7.1969) sollen bisher gebräuchliche Maßeinheiten für Energie (z.B. kWh, SKE, kcal) durch das Joule abgelöst werden ( => SI-System). Leider werden die alten Energieeinheiten immer noch überall verwendet und erzwingen ständige Umrechnungen untereinander.
Bei Internet-Recherchen tauchen dann zusätzliche englischsprachige Bezeichnungen auf wie z.B. tons of oil equivalent (toe), barrel (= 159 Liter).
     
Zu achten ist bei großen Zahlen auch auf die Verwendung von Komma und Punkt: bei Zahlen mit vielen Stellen gliedert im deutschsprachigen
Bereich der Punkt zur besseren Lesbarkeit die Stellen in 3-er Gruppen, während das Komma als Trennzeichen zwischen dem Ganzzahl- und dem Bruchteil einer Zahl verwendet wird, international und z.B. bei Taschenrechnern ist es genau umgekehrt.
Bei Nutzung von Datentabellen, die mit einer Tabellenkalkulation (z.B. Excel, Planmaker [Wiki])  erstellt wurden und z.B. im Internet zum Download angeboten werden, ist ebenfalls jeweils zu prüfen, ob die deutsche oder internationale Zahlendarstellung verwendet wird.
Vorsicht auch bei der Benennung großer Zahlen mit Billion, Trillion usw., die international anders verwendet werden als im deutschsprachigen Raum: -> Tabelle
Es empfiehlt sich stattdessen die wissenschaftliche Schreibweise mit Zehner-potenzen, die eindeutig ist und gleichzeitig eine leicht nachvollziehbare Auskunft über die Anzahl der Stellen gibt.
  

Kilowattstunde (kWh)

1 Ws = 1 J
1 Wh = 3,6 kJ
 1 kWh = 3,6 MJ


In der täglichen Praxis wird die Kilowattstunde (kWh) am meisten verwendet.
Durch Umstellung der Definitionsgleich   Watt := Joule/Sekunde     folgt: 
   1 Wattsekunde = 1 Joule;     in Kurzschreibweise:     1 Ws  = 1 J
Erweitern mit 3600 ( da 1 h = 3600 s )  ergibt:          1 Wh = 3,6 kJ
Um auf Kilowattstunde umzurechnen, erweitern wir mit 1000, also:
1000 Wh = 1000 3600 J ,  also:      1 kWh = 3.600.000 J
Mit M für Mega (Millionen) :              1 kWh = 3,6 MJ  
Weitere Infos und Beispiele: => Kilowattstunde
      

Die obigen Formeln folgen unmittelbar aus der Definition von Watt = Joule pro Sekunde. Sie sind also Herleitungen der Physik und nicht etwa Ergebnis einer empirischen Messung wie bei der Kilokalorie (kcal).
    

Abkürzungen für
Zehnerpotenzen
103
Tausend Kilo k
106
Million Mega M
109
Milliarde Giga G
1012
Billion Tera T
1015
Billiarde Peta P
1018
Trillion Exa E
Alle Zehnerpotenzen

Da 1 Joule offenbar eine sehr geringe Energiemenge ist, wird für größere Energiemengen das Millionen-/ Milliarden-/Billionen-/ usw. Fache einer Wattstunde bzw. das Tausend-/ Millionen-/Milliarden-/ usw. Fache einer Kilowattstunde verwendet. Um eine unübersichtliche Schreibweise mit vielen Nullen zu vermeiden, werden in Technik und Wissenschaft Abkürzungen für die Zehnerpotenzen verwendet, die eine handliche Kurzschreibweise ermöglichen.
Die Tabelle links gibt einen Überblick über die Kurzbezeichnungen für die Zehnerpotenzen für positive durch 3 teilbare Exponenten.

Im folgenden Beispiele und Umrechnungen in Joule:
  

Energieverbrauch:

Berechnungsbeispiele für kWh

Umrechnung in Joule

Energie = Leistung • Zeit         Formel:   E = P • t

Berechnungsbeispiele:

  • Energieverbrauch einer 2000 Watt (W) Heizplatte in 2 Stunden (h):
    2000 W 2 h = 4000 Wh = 4 kWh = 4 3,6 MJ = 14,4 MJ
    MJ = Mega-Joule, Mega = 1 Million (siehe Zehnerpotenzen)
  • Energieverbrauch 30 Minuten Sport:
    150 Watt
    0,5 h = 75 Wh = 75 3,6 kJ = 270 kJ
    kJ = Kilo-Joule, Kilo = 1 Tausend
    (siehe Zehnerpotenzen)
  • Stromverbrauch 60-Watt-Glühlampe in 10 Stunden
    600 Wh = 0,6 kWh =
    0,6 3,6 MJ = 2,16 MJ
    MJ = Mega-Joule, Mega = 1 Million (siehe Zehnerpotenzen)
      
  Zur Darstellung größerer Energiemengen wird in Wissenschaft und Technik das Millionen-, Milliarden-, Billionen- usw.- Fache einer Wattstunde (Wh) bzw. das
Tausend-,  Millionen-, Milliarden- usw.- Fache einer Kilowattstunde (kWh)
verwendet.
Dazu im folgenden Beispiele und Umrechnungen in Joule, wobei die oben hergeleitete Formel:  1 kWh = 3,6 MJ verwendet wird.
 
Megawattstunden
MWh

1 MWh = 3,6 GJ
1 MWh =  106 Wh  = 1.000.000 Wh = 1.000 kWh

Umrechnung in Joule:
1000 kWh = 1000
3,6 MJ = 3600 MJ = 3,6 GJ,
wobei GJ die Abkürzung für Giga-Joule ist (s. Tabelle: Zehnerpotenzen).

Beispiel:
Jahresstromverbrauch eines 3-Personenhaushalt: 3500 kWh = 3,5 MWh
3500 kWh = 3500
3,6 MJ = 12200 MJ = 12,6 GJ
  
Gigwattstunden
GWh


1 GWh = 3,6 TJ
1 GWh =  109 Wh  = 1.000.000.000 Wh = 1.000.000 kWh = 1 Mio. kWh
1 GWh = 1000 MWh = 1.000.000 kWh
Umrechnung in Joule:
1 Mio. kWh = 1 Mio 3,6 MJ = 106 3,6 106 J = 3,6 1012 J = 3,6 TJ,
wobei TJ die Abkürzung für Tera-Joule ist (s. Tabelle: Zehnerpotenzen).

  
Terawattstunden
TWh

1 TWh = 3,6 PJ
1 TWh =  1012 Wh  = 1.000.000.000.000 Wh = 109 kWh = 1 Mrd. kWh
1 TWh = 1000 GWh = 1.000.000 MWh = 1.000.000.000 kWh
Umrechnung in Joule:
1 Mrd. kWh = 1 Mrd. 3,6 MJ = 3,6 109 106 J = 3,6 1015 J = 3,6 PJ,
wobei PJ die Abkürzung für Peta-Joule ist (s. Tabelle: Zehnerpotenzen).


Beispiele:
Strommenge 2004 AKW Isar 2:
12,2 TWh =
12,2  3,6 PJ =
43,9 PJ
Strommenge von RWE 2003:
102, 5 TWh =
102,5 3,6 PJ =
369,0 PJ
Stromverbrauch Deutschlands 2004:
607,0 TWh =
607 3,6 PJ =
2185,2 PJ
  
Petawattstunden
PWh

1 PWh = 3,6 EJ
1 PWh = 1015 Wh  = 1.000.000.000.000.000 Wh = 1012 kWh = 1 Billion kWh
1 PWh =1000 TWh =1.000.000 GWh =1.000.000.000 MWh =1.000.000.000.000 kWh
Umrechnung in Joule:
1 Billion kWh = 1 Billion 3,6 MJ =
1012 3,6 106 J = 3,6 1018 J = 3,6 EJ,
wobei EJ die Abkürzung für Exa-Joule ist (s. Tabelle links: Zehnerpotenzen).

 
große Energieverbräuche
Primärenergieverbrauch Deutschlands 2002: ca. 14,3 EJ  (Berechnung: s.u.)
Primärenergieverbrauch der Erde 2002:        ca. 363 EJ    (Berechnung: s.u.)
  
=> aktuelle Daten zum Primärenergieverbrauch 
veraltete
Energieeinheiten

Im folgenden werden veraltete Energieeinheiten und ihre Umrechnung in Joule dargestellt:

  • Kilokalorie (kcal)
  • Steinkohleeinheiten (SKE)
  • Rohöleinheiten (RÖL)
       
 Kilokalorien
kcal


thermisch:
1 kcal = 4,1868 kJ

elektrisch
 1 kWh = 3,6 MJ

mechanisch
 1 kp = 9,81 J

Die Kilocalorie (kcal) war früher die Basiseinheit für die Wärmenergie.
Heute wird sie in Literatur und Internet immer noch verwendet, um Energiegehalte in Stoffen und Nahrungsmitteln anzugeben. Auch viele Ergometer weisen den Energieumsatz immer noch in kcal aus.
Definition: 1 kcal ist die Wärmeenergie, die benötigt wird, um 1 kg Wasser
                  um 1 ° Celsius zu erwärmen
.

(exakter: bei Normaldruck von 14,5 °C auf 15,5° C zu erhöhen).
   
Mit besonders konstruierten Messgeräten und in vielen verschiedenartigen Experimenten gelang es dem Physiker
James Prescott Joule in den Jahren 1843 bis 1850 das mechanische Wärmeäquivalent zu ermitteln. Ihm zu Ehren wurde die für alle Energiearten (thermisch, elektrisch, mechanisch) anzuwendende Energieeinheit "Joule" definiert.   
Aus den Experimenten Joules folgt:
 
1 kcal = 4186,8 J = 4,1868 kJ    
   

 

Diese Formel ist das Ergebnis empirischer Messungen und nicht etwa eine theoretische Herleitung der Physik. Sie stellt den Zusammenhang her zwischen alten Maßeinheiten, die sich auf die Energieart Wärme und die Brennwerte von Brennstoffen beziehen, und der neuen Maßeinheit Joule, die übergreifend für alle Energiearten angewendet werden soll (siehe: SI-Gesetz)
  
Die Basisformel   1 kcal = 4186,8 J  ist Grundlage der folgenden Definitionen und Umrechnungen:
   

Steinkohle-Einheiten
1 SKE= 29,3076 MJ

Tonnen Steinkohle Einheiten (tSKE)


   1 tSKE = 29,3076 GJ
1 MtSKE = 29,3076 PJ
1 GtSKE = 29,3076 EJ

  

SKE (Steinkohle-Einheiten) ist eine veraltete technische Maßeinheit, die jedoch häufig in der Literatur und im Internet verwendet wird:
  
Definition: 1 SKE ist die Wärmeenergie, die in einem durchschnittlichen
                  kg Steinkohle steckt  = 7000 kcal
.
  
Umrechnen:
7000
4186,8 J = 29.307.600 J = 29,3076 MJ
In einer Tonne SKE (tSKE) steckt dann das 1000-fache, also 29,3076 GJ
Für große Energiemengen wird u.a. im deutschsprachigen Raum die veraltete Energieeinheit Millionen Tonnen SKE (MtSKE) verwendet:
1 MtSKE = 106
29,3076 GJ = 29,3076 106109 J = 29,3076 1015 J = 29,3076 PJ
Bsp: Primärenergie 2004 in Deutschland = 492,6 MtSKE = 14436,9 PJ ~ 14,4 EJ 
  
Noch größere Energiemengen, z.B. aller EU-Länder oder der ganzen Welt, werden manchmal in  Milliarden Tonnen SKE (GtSKE) angegeben:
1 GtSKE = 109
29,3076 GJ = 29,3076 109109 J = 29,3076 1018 J = 29,3076 EJ
Bsp: Primärenergie 2002 der Welt = 12,4 GtSKE = 363,4 EJ 
   

Rohöl-Einheit (RÖL)

1 RÖL = 41,868 MJ
1tRÖL = 41,868 GJ
1MtRÖL = 41,868 PJ
1GtRÖL = 41,868 EJ


Tonnes of Oil Equivalent (toe)

    1 toe = 41,868 GJ
1 Mtoe = 41,868 PJ

1 Gtoe = 41,868 EJ
Infos
[IEA]

Die Rohöl-Einheit (RÖL) ist eine veraltete technische Maßeinheit, die z.T. noch im deutschsprachigen Bereich verwendet wird:
     1 RÖL ist die Heizenergiemenge, die in 1 kg Rohöl steckt ( = 10.000 kcal)
  
1 RÖL = 10.000 kcal = 10.000 4186,8 J = 41.868.000 J = 41,868 MJ
1 Tonne Rohöl (tRÖL) enthält also das 1000-fache, also 41,868 GJ.
1 Millionen tRÖL = 106 tRÖL = 1012 RÖL = 41,868 PJ
1 Milliarde tRÖL = 109 tRÖL = 1015 RÖL = 41,868 EJ

Bei Publikation internationaler Statistiken (z.B. OECD) werden Tonnen Rohöleinheit (tRÖL) als "Tonnes of Oil Equivalent" (toe) bezeichnet,
also: 1 toe = 1 tRÖL

In Publikationen (z.B. World Energy Investment Outlook 2003, IEA) wird zur Angabe großer Energien 1 Millionen Tonnen Rohöl-Äquivalent (Mtoe)  oder auch 1 Milliarde (engl. billion) Tonnen Rohöl-Äquivalent (Gtoe) verwendet.
1 Mtoe = 106 41,868 109 J = 41,868 1015 J = 41,868 PJ
1 Gtoe = 109 41,868 109 J = 41,868 1018 J = 41,868 EJ
  
Zehnerpotenzen
1018
Exa E
1015
Peta P
1012
Tera T
109
Giga G
106
Mega M
103
Kilo k
10-3
Milli m
10-6
Mikro µ
10-9
Nano n
10-12
Piko p
10-15
Femto f
10-18
Atto a
Zehnerpotenzen
   Zum besseren Überblick fassen wir die obigen Umrechnungen zusammen:
alte Einheit
1 kWh
1 kcal
1 tSKE
1 tRÖL
Joule
3,6 MJ
4186,8 J
29,3076 GJ
41,868 GJ
Da die alten Einheiten immer noch verwendet werden, ist es oft nötig, sie in einander umzurechnen. Zur Erleichterung die folgende Umrechnungstabelle.
Hinweis: Die Buchstaben M, m, n  usw. hinter den Umrechnungsfaktoren sind Abkürzungen für 10-er-Potenzen gemäß der Tabelle links. Um keine zu starke Abweichungen durch Runden zu erhalten oder zur Vereinfachung, wurde der Umrechnungsfaktor z.T. als Kehrbruch  angegeben.


Bei der Umrechnung werden nur 4 Basis - Formeln verwendet:
   (1) 1 kcal = 4186,8 J
    empirische Messung (siehe oben: kcal)
   (2) 1 kWh = 3,6 MJ
      Herleitung aus der Definition von Watt (W) und Joule (J)
   (3) 1 kg SKE  =  7.000 kcal  Definition aufgrund empirischer Brennwerte
  
(4) 1 kg RÖL = 10.000 kcal
  Definition aufgrund empirischer Brennwerte
 
  
J
kWh
kcal
kg SKE
kg RÖL
J
1
0,277.778 µ
0,238.846 m
34,121 n
23,885 n
kWh
3,6 M
1
859,845
0,122.835
0,085.985
kcal
4186,8
0,001.163
1
1 / 7000
0,000.1
kg SKE
29,3076 M
8,141
7000
1
0,7
kg RÖL
41,868 M
11,63
10.000
10 / 7
1

Ablesebeispiele:
  linke Spalte = Tabellenwert   obere Spalte
        1 kWh  =   3,6 MJ  =  859,845 kcal = 0,122,835 SKE
        1 kcal  =  4186,8 J =  0,001.163 kWh = 1/7000 SKE
        1 kg SKE  = 29,3 MJ  =  8,141 kWh
        1 kg RÖL  = 41,9 MJ  = 11, 63 kWh
 
Wird als Basiseinheitstatt Kilo-Joule (kJ) statt Joule (J) gewählt und die Brüche sowie Zehnerpotenzen als Dezimalzahlen geschrieben, ergibt sich:

  
kJ
kWh
kcal
kg SKE
kg RÖL
kJ
1
0,000.278
0,238.846
0,000.034.121
0,000.023.885
kWh
3600
1
859,845
0,122.835
0,085.985
kcal
4,1868
0,001.163
1
0,000.149
0,000.1
kg SKE
29.307,6
8,141
7000
1
0,7
kg RÖL
41.868
11,63
10.000
1,428.571
1

Weitere Umrechnung:   1 MtSKE = 8,141 TWh 
folgt aus 1 kg SKE  = 8,141 kWh durch Erweitern mit dem Faktor 109 :
1 MtSKE = 1 Mio 1000 kg SKE = 106 103 kg SKE = 109 kg SKE
= 109 8,141 kWh = 109 8,141 103 Wh = 8,141 1012 Wh = 8,141 TWh

Nochmals erweitert mit 1000 liefert: 1 GtSKE = 8,141 PWh 
  

Energieeinheiten
für große
Energiemengen

 

Der Primärenergieverbrauch ganzer Länder liegt von der Größenordnung im Bereich Petajoule (PJ) bzw. Exajoule (EJ), z.B. beträgt der Primärenergieverbrauch 2007 in Deutschland 13.993 PJ = 13,993 EJ.
Statt PJ bzw. EJ werden bei großen Energiemengen häufig noch die veralteten Energieeinheiten TWh, MtSKE, MtRÖL (Mtoe), verwendet, daher hier eine Extratabelle zur Umrechnung von Energieeinheiten für große Energiemengen.

1 MtSKE = 29,3076 PJ
1 MtSKE = 8,141 TWh

1 Mtoe = 41,868 PJ
1 Mtoe = 11,63 TWh

  
PJ
TWh
Mt SKE
Mt RÖL (Mtoe)
PJ
1
0,277.778
0,034.121
0,023.885
TWh
3,6
1
0,122.835
0,085.985
Mt SKE
29,3076
8,141
1
0,7
Mt RÖL
41,868
11,63
1,428.571
1

Werden die Energieeinheiten mit 1000 mulitpliziert, ergeben sich Exajoule (EJ), Petawattstunden (PWh), Mrd. Tonnen SKE (GtSKE), Mrd.Tonnen RÖL (GtRÖL),
die Umrechnungsfaktoren in der Tabelle bleiben gleich.
   

1 GtSKE = 29,3076 EJ
1 GtSKE = 8,141 PWh

1 Gtoe = 41,868 PJ
1 Gtoe = 11,63 PWh

  
EJ
PWh
Gt SKE
Gt RÖL (Gtoe)
EJ
1
0,277.778
0,034.121
0,023.885
PWh
3,6
1
0,122.835
0,085.985
Gt SKE
29,3076
8,141
1
0,7
Gt RÖL
41,868
11,63
1,428.571
1

   
Berechnungsbeispiele Der Primärenergieverbrauch Deutschlands 2002 wird im Fischer Weltalmanach 2004, S.1248, mit 488,5 Millionen Tonnen Steinkohleeinheiten (MtSKE) angegeben:
Umrechnung auf die physikalische Einheit "Joule" (J) ergibt:
488,5 106 tSKE = 488,5 106 29,3 109 J = 488,5 29,3 1015 J = 14.313 PJ = 14,313 EJ

Der weltweite Primärenergieverbrauch 2002 wird im Fischer Weltalmanach 2004, S. 1243, mit 12,4 Mrd. tSKE = 12,4 GtSKE  angegeben.
Umrechnung auf die physikalische Einheit "Joule" (J) ergibt:
12,4 109 tSKE = 12,4 109 29,3 109 J = 12,4 29,3 1018 J = 363,32 EJ
  
Gesetz über die
Einheiten im Messwesen
Nach dem Gesetz über die Einheiten im Messwesen (vom 2.7.1969) gilt ab dem 1.1.1978 verbindlich das internationale System von Einheiten (SI-System).
Seitdem soll für alle Energiearten in Thermik, Mechanik und Elektrizität die Einheit „Joule“ verwendet werden:
Die Kalorie (cal) und davon abgeleitete Einheiten wie Steinkohleeinheiten (SKE) und Rohöleinheiten (RÖE) / tons of oil equivalent (toe) dürfen für eine Übergangszeit nur noch hilfsweise verwendet werden.
Trotz dieser Regelung sieht die Praxis selbst nach Jahrzehnten leider immer noch durchgängig anders aus. Die Verwendung der Einheit "Joule" als gemeinsamer Standard für verschiedene Energiearten ist immer noch eher die Ausnahme.
  

Pond

1 kp = 9,81 N

Pond (p)  bzw. Kilopond (kp) ist eine veraltete Maßeinheit für die physikalische Größe "Kraft", die gemäß SI-System durch die neue Einheit "Newton" (N) abgelöst wurde.
 
Definiton:
   1 Kilopond (kp) ist die Gewichtskraft, die eine Masse von 1 Kilogramm (kg)
   in Meereshöhe bei normalem Luftdruck erzeugt.
  
Mit dieser Definition konnte früher auf einfache Weise die Gewichtskraft von Massen angegeben werden. Ein Mensch mit einer Masse von 80 kg übte dann in Meereshöhe eine Gewichtskraft von 80 kp aus.
  

Newton

1 N  = 1 kg m/s²

Um der ständigen Verwechselung von Gewicht (kp) mit Masse (kg) entgegen zu wirken, auch zur Vermeidung des Faktors 9,81 (von der Erdbeschleunigung 9,81 m/s² )
in vielen Rechnungen, wurde dann anhand der Formel  
     ( * )   Kraft = Masse Beschleunigung           F  =  m   •  a  
die neue Einheit "Newton" (N) definiert:       1 N  = 1 kg  m/s².

Ein Newton ist also die Kraft, die benötigt wird, die Geschwindigkeit eines Körpers mit der Masse 1 kg in jeder Sekunde um 1 m/s zu erhöhen.    
  
Da die Erdbeschleunigung rund 9,81 m/s²  beträgt folgt:   1 kp = 9,81 N.
  
Beispiel:
Ein Mensch ( 80 kg) hat eine Gewichtskraft von 80 kp = 80 9,81 N = 784,8 N.
   

Stand: 30.01.09/zgh Themen Energie & Ressourcen > Daten/ Statistiken
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