Liebe Leser,
das ist der Wahnsinn. Da blickt doch keiner mehr durch. Erneuerbare Energien sind ja in der Regel begrüßenswert. Doch wenn es um die physikalischen Einheiten geht, kommen Chaos und Anarchie mit ins Spiel. Deshalb heute der Versuch, Licht ins Dunkel von Watt, Joule und Co. zu bringen

Erinnern wir uns einen Moment lang an die „Feuerzangenbowle“. Unvergessen die Frage von Gymnasialprofessor Crey, genannt Schnauz, an seine adoleszente Jungenklasse: „Wat is en Dampfmaschin’? Da stelle mer uns janz dumm. Und da sage mer so: En Dampfmaschin’, dat is ene jroße, schwarze Raum, der hat hinten und vorn e Loch, dat eine Loch, dat ist de Feuerung. Und dat annere Loch, dat krieje mer später.“ Ganz einfach. Ebenso einfach ist die Funktionsweise einer Biogasanalge Vorne kommt was rein und hinten kommt was raus. Unter anderem Strom. Punkt.
Die größte Schwierigkeit bei diesem Prozess, so scheint es, bereitet die physikalische Einheit der Energie, die dabei verfügbar wird. In der Zeitung – vielleicht sogar in dieser – liest sich das dann manchmal so: „Die Erweiterung einer Biogasanlage auf 2 Megawatt/Stunde wurde abgelehnt.“Aua! Da hätte auch Lehrer Schnauz aufgejault, denn Megawatt pro Stunde – dat jeht net.
Dabei ist die elektrische Leistung eine Größe, die allgemein bekannt ist. Jeder hat schon einmal eine Glühbirne mit soundsoviel Watt in eine Fassung gedreht. Megawatt, Watt – wat denn nu?
Achtung, keine Angst, wir tauchen in die Physik ein  – nur ein bisschen und es tut auch gar nicht weh. Physiker benutzen nun mal gerne die Sprache der Mathematik, um Vorgänge der belebten und unbelebten Materie zu beschreiben. Kaum jemand misst so gerne wie ein Physiker. Um eine Messung sinnvoll notieren zu können, benötigt der Naturwissenschaftler genormte Einheiten, mit der auch andere Menschen etwas anfangen können. Diese werden im international vereinbarten „Système International d’Unités“(kurz SI-System), dem Internationalen Einheitensystem, definiert. Zu den sieben Basiseinheiten des SI gehört zum Beispiel das Meter, die Sekunde, das Kilogramm und das Mol. Das Watt hingegen ist eine abgeleitete SI-Einheit, es beschreibt die Leistung.
 Das gute, alte Watt, um das sich so viele Fehler ranken... Namensgeber ist James Watt, ein schottischer Erfinder, geboren 1736, gestorben 1819. Ihm wird zwar häufig die Erfindung der Dampfmaschine zugeschrieben. Allerdings wurden die ersten Prototypen, die sich noch nicht bewährten, schon Ende des 17. Jahrhunderts in Deutschland entwickelt. Der findige Schotte machte sich vielmehr um die Fortentwicklung der Dampfmaschine verdient.
Er war es auch, der einen Maßstab für die Leistung ersann. Bevor James Watt für seine Maschinen ein vergleichbares Maß zur Hand hatte, schaute er sich angeblich die Pferde genauer an, die damals in Kohlegruben schuften mussten. Eine Maschine ließ sich natürlich besser vermarkten, wenn mit einer wuchtigen Leistung geworben werden konnte. Watt berechnete also, dass ein Pferd an der Wasserpumpe in der Grube in einer Sekunde ein Gewicht von 75 Kilogramm einen Meter hoch heben kann. Die Einheit für die Leistung, die Pferdestärke, war geboren. Ende der 70er Jahre wurde das liebgewonnene PS bei uns offiziell vom Watt abgelöst. Eine Pferdestärke entspricht dabei rund 736 Watt oder 0,736 kW.
In der Physik bedeutet der Großbuchstabe „W“ = Watt. Und jetzt Achtung: Ein Watt ist ebenfalls definiert als ein Joule pro Sekunde. Joule, das kennen wir doch alle. 4,18 Joule entsprechen einer alten Bekannten, nämlich der Kalorie. Besonders zur Weihnachtszeit werden ja wieder mal emsig Kilokalorien und Kilojoule vertilgt und gezählt.
Aber Halt, werden Sie vielleicht folgerichtig einwerfen, die Glühbirne verbraucht Energie und die Biogasanlage erzeugt Energie. Richtig und doch falsch. Falsch, weil Energie, wenn man es als wissenschaftlicher Korinthenkacker betrachtet, weder erzeugt noch vernichtet werden kann. Energie wird – idealerweise in einem geschlossenen System – nur von einer Form in eine andere umgewandelt.
Richtig ist dagegen, dass die Glühbirne Energie benötigt, die Biogasanlage Energie abgibt, beide Male wird die Leistung in Watt ausgedrückt. Um der Sache auf den Grund zu gehen, müssen wir nochmal zur Definition ein Watt sei ein Joule pro Sekunde zurück. Demzufolge „verbrät“ beispielsweise die vom Aussterben bedrohte 40-Watt-Glühbirne 40 Joule in der Sekunde.
Stellen wir uns mal vor, wir leben in einem riesigen Haus, in dem 1000 dieser 40-Watt-Birnen eine Stunde lang brennen. Dann würde dies auf unserer Stromrechnung mit 40 Kilowattstunden zu Buche schlagen = 40 kWh. Also: 1000 x Watt x Stunde. Das ist die Einheit für die Arbeit, die in eben dieser Stunde vollbracht wurde. Kilowattstunde steht dann auch auf der Stromrechnung. Ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt verbraucht rund 4000 kWh Strom. Achtung, und jetzt kommt’s wieder: Da ein Watt eben auch als ein Joule pro Sekunde definiert ist, kürzt sich bei der Multiplikation mit der Zeit selbige weg und übrig bleibt Joule. Eine Kilowattstunde ist folglich dasselbe wie 3600 Kilojoule.

Schauen Sie sich doch selbst mal an. Sie haben eine bemerkenswerte Leistung erbracht, indem Sie sich in diesem Artikel bis hierhin durchgequält haben. Bei dieser generell körperlich nicht allzu anstrengenden Tätigkeit erbringen Sie eine Leistung von rund 20 Watt. Lesen Sie also schon seit einer Stunde die VKZ, dann haben Sie 0,02 kWh und somit wie viel Kilojoule verbraucht? Na? Genau: 72 kJ, zusätzlich zum Grundumsatz. Gratuliere.
Nochmal kurz zurück zur Biogasanlage. Dort wird organisches Material mit Hilfe von Mikroorganismen vergoren. Es entstehen brennbare Gase, vor allem Methan. Im Allgemeinen wird das Gasgemisch aufbereitet und in einem Motor verbrannt, welcher wiederum einen Generator antreibt. Die dabei auftretende Wärme kann genutzt werden. Die elektrische Leistung, die in der Elektrizitätslehre auch als Strömstärke mal Spannung definiert ist, kann abgegriffen werden. Während die elektrische Leistung der ersten Biogasanlagen in den 80er Jahren bei 20 bis 40 kW lag, bewegt sich die Zahl heute bei 500 kW.
Ich sag’s Ihnen ganz ehrlich: Je länger ich mir dieses Thema anschaue, desto wirrer wird mein Kopf. Deshalb lasse ich diese Ergüsse erst einmal meinen großen Bruder überfliegen. Der isch nämlich a Käpsele. Stellt sich die Frage: Wat is en Käpsele? Lehrer Schnauz würde sagen: „Da stelle mer uns janz dumm. Und da sage mer so: En Käpsele, dat krieje mer später. Nu trinka mer ers mal auf die alkoholische Gärung. Aber jeder nor einen wönzigen Schlock.“ Prost!
Sabine Rücker
Anregungen zur Serie per E-Mail an s.ruecker@vkz.de