Warum werden Batterien in Amperestunden gemessen, der Stromverbrauch jedoch in Kilowattstunden?

Ich habe über den Energieverbrauch in Batterien gelesen und verstehe nicht ganz, warum er in anderen Einheiten gemessen wird als der Stromverbrauch zu Hause. Eine Amperestunde enthält kein Maß für Volt. Ich verstehe jedoch, dass eine Batterie eine konstante Spannung (1,5 V, 9 V, ...) hat, genauso wie der Stromverbrauch zu Hause (120 V, 220 V, ...). Ich verstehe also nicht, warum sie unterschiedliche Einheiten haben, an denen sie gemessen werden.

$kW \cdot h$ sind ein Maß für die Energie, für die Netzkunden eine Rechnung erhalten und die in der Regel in leicht verständlichen Zahlen (0-1000, nicht 0-1 oder sehr große Zahlen; Bereiche, die leider viele Menschen verwirren) auf Ihrer Rechnung erscheinen. .

$A \cdot h$ ist ein Maß für die elektrische Ladung. Eine Batterie (oder ein Kondensator) kann unabhängig von ihren Betriebsbedingungen mehr oder weniger eine bestimmte Ladungsmenge speichern, während sich ihre Ausgangsenergie ändern kann. Wenn der Spannungsverlauf einer Batterie unter bestimmten Betriebsbedingungen (Stromkreis, Temperatur, Lebensdauer) bekannt ist, ist auch ihre Ausgangsenergie bekannt, aber nicht anders, obwohl Sie einige ziemlich gute Schätzungen treffen können.

Um von zu für eine Konstantspannungsquelle zu konvertieren , multiplizieren Sie mit dieser Spannung; Integrieren Sie für eine sich ändernde Spannungs- und / oder Stromquelle im Laufe der Zeit:k W ⋅ h 1 k W ⋅ $A \cdot h$$kW \cdot h$

Anmerkung zur Batteriespannung: Die Nennspannung der Batterie ist "nominal". Eine vollständig geladene 12-Volt-Blei-Säure-Batterie beginnt bei ca. 14,4 Volt und fällt ab, wenn Sie Energie daraus ziehen. Die tatsächliche Batteriespannung hängt von einer Reihe von Faktoren ab, die nicht auf den Ladezustand, das Batteriealter, das Lastprofil, die Chemie usw. beschränkt sind. Beispielsweise kann eine Lithium-Ionen-Batterie mit 3,7 V (Nennspannung) bei 4,15 V und 5 V beginnen Verringern Sie die Spannung auf ~ 2,7 Volt, bevor Sie das Gerät aufladen.

Wattstunden (oder kWh) sind ein Indikator für die Energiespeicherkapazität des Akkus, während Amperestunden angeben, wie viele Ampere mindestens ein Akku bei voller Ladung für eine Stunde verbrauchen kann, bevor er nicht mehr in der Lage war um diesen Durchfluss zu erreichen (vielleicht bei oder über der Nennspannung?). Sie sind eng miteinander verwandt, aber nicht gleichwertig. Einige Batterien sind eher für Geräte mit hoher Stromaufnahme ausgelegt, während andere für Geräte mit niedriger Stromaufnahme ausgelegt sind, die eine lange Lebensdauer haben.

Angefügt: Wenn ich jetzt auf meinen Handy-Akku schaue, stelle ich fest, dass alle drei Bewertungen aufgedruckt sind. Es handelt sich um einen Lithium-Ionen-Akku mit einer Nennspannung von 3,7V. Die Energiekapazität ist mit 4,81 Wattstunden angegeben. Die elektrische Ladung beträgt 1300 Milliamperestunden. Dies scheint darauf hinzudeuten, dass Energie = Spannung * elektrische Ladung (zumindest in Bezug auf die Batterieleistung), obwohl ich denke, dass diese Gleichung die Tatsache verbirgt, dass eine Integration von P = VI stattfindet und dass V eher wie eine ist Durchschnittswert als eine Konstante, was wahrscheinlich eine ziemlich gute Annäherung ergibt.

Die Art und Weise, wie eine Batterie funktioniert, die gesamten Coulombs, die sie herumschieben kann, fallen direkter ab als die gesamte Energie, die sie speichern kann. Die Spannung ist nicht konstant. Sie variiert je nach Ladezustand und die Beziehung zwischen den beiden kann zwischen den Batteriechemien sehr unterschiedlich sein. All dies bedeutet, dass Ah für Batteriehersteller relevanter ist als Wh oder Joule.

Joule können natürlich für das Schaltungsdesign relevant sein, daher sind diese Informationen verfügbar und nicht im 2-Sekunden-Soundbite enthalten, der als Amp-Hour-Rating bezeichnet wird. Batterie-Datenblätter können sehr komplex werden. Wie bei den meisten Dingen gibt es eine Vielzahl von Kompromissen und gründliche Informationen sind mehr als eine einzelne Zahl. Wenn Sie nur zwei Zahlen auswählen müssen, um eine Batterie schnell zu charakterisieren, sind Volt und Amperestunden so gut wie jede andere und genau darauf hat sich die Branche konzentriert.

Eine Batteriespannung ändert sich im Laufe ihrer Lebensdauer. Der Strom wird durch den Stromkreis eingestellt, an den er angeschlossen ist.

Da der Strom ein konstanter bekannter Wert ist und vorhergesagt werden kann und die Spannung nicht, befinden sich die Einheiten in dem Wert, der vorhergesagt werden kann.

Ihre Stromversorgung ist eine konstante Spannung und kann vorhergesagt werden.

Ein Faktor, der noch nicht erwähnt wurde, ist, dass die Spannung sinkt, wenn Batterien einen bestimmten Innenwiderstand haben und mehr Strom verbraucht wird. Angenommen, eine bestimmte Batterie, die um einen bestimmten Betrag entladen wurde, liefert 12 Volt, wenn sie 10 mA liefert, oder 10 Volt, wenn sie 100 mA liefert. Wenn 10 Stunden lang 10 mA aus der Batterie entnommen werden, entlädt sich diese ungefähr so ​​viel wie eine Stunde lang 100 mA. Im ersten Szenario hätte die Batterie jedoch 20% mehr "nützliche" Energie geliefert. Entscheidender Punkt: Ein größerer Teil der Energie einer Batterie geht verloren, wenn versucht wird, sie schnell zu entleeren, als wenn versucht wird, sie langsam zu entleeren.

Stromleitungen weisen ebenfalls einen bestimmten Widerstandsgrad auf, und ähnliche Faktoren können zutreffen, aber die Netzspannung, die den Zähler eines Mietkunden erreicht, wird im Allgemeinen durch die Nutzung dieses Kunden nicht nennenswert beeinflusst. Ein Energieversorgungsunternehmen könnte einen Ampere mit 105 Volt mit 20% weniger Energie (pro Zeiteinheit) versorgen, als es erforderlich wäre, um einen Ampere mit 126 Volt zu versorgen. Würden Kunden pro Amperestunde abgerechnet, hätten die Energieversorger einen Anreiz, ihre Energie mit der niedrigstmöglichen Spannung zu liefern. Abrechnung pro kWh bedeutet, dass der abrechnungsfähige Verbrauch des Kunden proportional zu der Menge an Energie ist, die das Energieversorgungsunternehmen erzeugen muss, um diese zu liefern. Im Übrigen ziehen einige Geräte (z. B. Induktionsmotoren) bei höheren Spannungen häufig weniger Strom (bei gleichem Arbeitsaufwand).

Einfach eine "Amp.Hour" ist keine wissenschaftliche Einheit oder SI-Einheit. Amp.hr ist eine Bewertung, die von Batterieherstellern verwendet wird. Da jedoch eine Ampere = 1 Coulomb pro Sekunde ist, heben sich die beiden Zeitfaktoren bei Multiplikation mit einer Stunde auf und das Ergebnis ist einfach 1 Amp.Hr = 3600 Coulomb, ohne Zeitfaktor . Also ein bisschen Rauch und Spiegel von den Batterieherstellern. Wenn Sie wirklich wissen möchten, wie Ihr Akku funktioniert, müssen Sie etwas genauer hinschauen, als wenn Sie das Wort der Verkäufer nehmen ...!