Welche Maßeinheiten für Energie gibt es?

Die Europäische Union hat mit der Richtlinie 80/181/EWG die Verwendung der SI-Einheit Joule (J) vorgeschrieben.

Trotz dieser EU-Richtlinie haben viele wissenschaftliche Disziplinen ihre eigenen Maßeinheiten für Energie. Das ist neben der reinen Gewohnheit auch darin begründet, dass spezifische Maßzahlen die Interpretation der Werte vereinfachen.

So gibt es in der Atomphysik das Elektronenvolt (eV), das sich auf die Energie eines Ladungsträgers bezieht, z.B. eines Elektrons, das mit einer elektrischen Spannung von 1 Volt beschleunigt wurde. Der Zahlenwert eines eV in Joule ist für die Welt der Energietechnik entsprechend gering (1eV = 1,602 * 10^-19 J).

Auch für die unterschiedlichen Primärenergieträger haben sich spezifische Einheiten ausgebildet.

Eine Steinkohleeinheit (SKE) beschreibt die Energiemenge, die beim Verbrennen von Steinkohle umgewandelt wird.

Entsprechend gibt es für Rohöl die Einheit Öleinheit (engl. Oil Equivalent OE). Sie entspricht dem Heizwert von Öl und wird wie die SKE mit Bezug auf das Gewicht angegeben, also zum Beispiel 1 kg OE oder Mtoe (Megatonne Öleinheiten).

Weitere stoffspezifische Einheiten beziehen sich auf die Erwärmung von Wasser, und zwar die von den britischen Grundeinheiten abgeleitete British Thermal Unit (BTU) und die Kalorie. Eine BTU entspricht der Wärmemenge, die erforderlich ist, um ein britisches Pfund Wasser um 1 Grad Fahrenheit zu erwärmen, eine Kalorie hingegen beschreibt die Wärmemenge, die notwendig ist, um ein Gramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erwärmen. Das dezimale Vielfache Kilokalorie ist dementsprechend die Wärmemenge, um ein Kilogramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erwärmen.

Das TNT-Äquivalent ist eine weitere Maßeinheit. Sie entspricht der Energie, die bei der Explosion von TNT freigesetzt wird.

Folgende Tabelle zeigt die Umrechnungsfaktoren der unterschiedlichen Einheiten.

Umrechnungsfaktoren verschiedener Einheiten für Energie

Die in der Energietechnik häufig verwendete Wattstunde (Wh) und ihre dezimalen Vielfachen (kWh, GWh,…) sind nach folgender Ableitung einfach über den Faktor 3600 in Joule umzurechnen.

1 Wh = 1 W * 1 h = 1 W * 3600 s = 3600Ws = 3600 J

Obwohl es plausibel und nachvollziehbar ist, dass für jeden wissenschaftlichen Kontext fachspezifische Einheiten entstanden sind, würde die Verwendung von SI-Einheiten das wissenschaftliche Rechnen bei zunehmender Komplexität, insbesondere bei interdisziplinärer Arbeit deutlich vereinfachen. Werte können ohne jeden Umrechnungsfaktor in jede Formel eingesetzt werden.

Gerade in der Energietechnik mit ihrer Vielzahl von neuen Disziplinen ist die Vereinheitlichung auf SI-Einheiten besonders erstrebenswert und würde die Vergleichbarkeit von Größen deutlich verbessern. Auch die Einheit Wattstunde wurde ja bisher nur zusammen mit dezimalen Vielfachen (kWh, MWh) verwendet.

Dezimale Vielfache

Die EU-Richtlinie 80/181/EWG definiert die Namenskonvention für dezimale Vielfache wie folgt:

Bezeichnungen für dezimale Vielfache