Elektrische Energie, Arbeit, Leistung

Die Begriffe elektrische Energie, elektrische Arbeit und elektrische Leistung gehören zu den absoluten Grundlagen der Elektrotechnik. Trotzdem werden sie im Alltag, in der Ausbildung und sogar in der Prüfung häufig verwechselt oder falsch angewendet. Dieser Artikel erklärt die Zusammenhänge verständlich, praxisnah und mit einfachen Rechenbeispielen, sodass du die Begriffe in Zukunft sicher anwenden kannst – egal ob in der Berufsschule, in der Prüfung oder später im Betrieb.

1. Was ist Elektrische Energie?

Die elektrische Energie beschreibt die Fähigkeit des elektrischen Stroms, Arbeit zu verrichten. Sie gibt also an, wie viel „Energiegehalt“ in einem elektrischen System umgesetzt oder gespeichert wird. Elektrische Energie kann in mechanische Energie, Licht oder Wärme umgewandelt werden.

Typische Beispiele:

Eine Glühlampe wandelt elektrische Energie in Licht und Wärme um. Da die Glühlampe einen relativ schlechten Wirkungsgrad hat, wird hierbei 95% der Energie in Wärmeenergie und nur 5% in Licht umgewandelt.
Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um. Auch hier wird ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt, je nach Wirkungsgrad
Ein Heizstrahler wandelt elektrische Energie in Wärmeenergie um

Einheit der elektrischen Energie

Die elektrische Energie wird gemessen in:

Joule (J) – physikalische Grundeinheit
Wattsekunden (Ws)
Kilowattstunden (kWh) – Die Standardeinheit bei der Stromabrechnung

👉 1 kWh = 3.600.000 Joule

2. Elektrische Arbeit: Umgesetzte Energie pro Zeit

Die elektrische Arbeit ist die umgesetzte elektrische Energie über einen bestimmten Zeitraum. Häufig werden die Begriffe elektrische Energie und elektrische Arbeit verwechselt oder gleichbedeutend verwendet. Auch ihre Formeln und Einheiten sind identisch. Elektrische Energie beschreibt die Fähigkeit Arbeit zu verrichten (z.b. in Form von gespeicherter Energie in einem Akku oder Kondensator). Wird diese Energie dann tatsächlich eingesetzt (z.B. um eine Lampe zum Leuchten zu bringen) spricht man von elektrischer Arbeit.

Formel für elektrische Arbeit

Beispiel aus der Praxis

Als Beispiel nehmen wir einen Heizlüfter:

Spannung: 230 V
Strom: 10 A
Laufzeit: 2 Stunden

➡️ Der Heizlüfter verbraucht 4,6 kWh elektrische Energie. Diese elektrische Energie sehen wir später auch auf unserer Stromabrechnung.

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3. Elektrische Leistung: Wie schnell wir Energie umgesetzt

Die elektrische Leistung ist wohl eine der bekanntesten Einheiten in der Elektrotechnik, die auch jedem elektrotechnischen Laien ein Begriff ist. Sie ist auf jedem Elektrogerät angegeben und dient als Maß für die Höhe des Energieverbrauchs und der Leistung eines Gerätes. Doch was sagt die elektrische Leistung aus?

Die elektrische Leistung beschreibt, wie schnell elektrische Energie umgesetzt werden kann. Also, wie schnell elektrischer Energie in eine andere Energieform (beispielsweise Licht oder mechanische Energie) umgesetzt werden kann. Je höher die elektrische Leistung, desto mehr Energie kann umgesetzt und verrichtet werden.

Einheit der elektrischen Leistung

Watt (W)
Kilowatt (kW)

Formel für elektrische Leistung

P = U · I

P = Leistung (Watt)
U = Spannung (Volt)
I = Stromstärke (Ampere)

Praxisbeispiel

Ein Wasserkocher:

Spannung: 230 V
Strom: 12 A

➡️ Der Wasserkocher hat eine Leistung von 2,76 kW.

4. Zusammenhang zwischen Leistung, Arbeit und Zeit

Wichtig ist, die Zusammenhänge zwischen Arbeit, Leistung und Zeit zu verstehen. Wie wir eben gelernt haben, ist elektrische Leistung die Geschwindigkeit, mit der elektrische Energie umgesetzt wird. Je höher die elektrische Leistung, desto mehr elektrische Energie kann pro Zeit umgesetzt werden.

W = elektrische Arbeit in Wh

W = U x I x t und P= U x I
Daraus folgt: W = P x t

Elektrische Arbeit = Leistung x Zeit

Praxisbeispiel:

Ein Heizlüfter auf Stufe 1 mit 1.000 Watt läuft 3 Stunden.

W = P x t
W = 1.000 W x 3h
W = 3.000 Wh = 3kWh

➡️ Der Heizlüfter* mit 1kW elektrischer Leistung hat also in drei Stunden elektrische Arbeit von 3kWh verrichtet. Genau diese 3kWh finden sich später auch auf der Stromabrechnung. Wir halten also Fest: Elektrische Arbeit ist Leistung pro Zeit.

Wichtige Anmerkung aus der Praxis: Häufig werden die Einheiten kW und kWh durcheinandergeworfen oder kW/h anstelle von kWh geschrieben. Das ist jedoch ein grober Fehler. Die Schreibweise kW/h wäre ein „kW pro Stunde“ oder geschriebener Bruch. Aber kWh sind eine eigenständige Einheit. Dies sollte niemals durcheinander geworfen werden, da es für Verwirrung sorgen kann und häufig auf mangelnde Fachkenntnisse deuten lässt.

5. Übersicht der wichtigsten Formeln

Größe	Formel
Leistung	P = U · I
Arbeit	W = U · I · t
Arbeit	W = P · t
Strom	I = P / U
Zeit	t = W / P

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6. Leistungsfaktor, Wirkleistung & Co.

Hinweis zur bisherigen Betrachtung:
Bei den bisherigen Betrachtungen und Beispielen sind wir von idealen ohmschen Verbrauchern ausgegangen im Wechselstromnetz ausgegangen. Dabei haben wir vereinfacht angenommen, dass Spannung und Strom phasengleich verlaufen und die gesamte aufgenommene elektrische Leistung in nutzbare Energie umgesetzt wird. In diesem Fall entspricht die elektrische Leistung direkt dem Produkt aus Spannung und Strom (P=U x I).

In der Praxis treten jedoch häufig induktive oder kapazitive Lasten wie Motoren, Transformatoren oder elektrische Netzteile auf. Hier sind Strom und Spannung phasenverschoben. Das bedeutet, dass nicht die gesamte aufgenommene Energie wirksam genutzt werden kann. Der sogenannte Leistungsfaktor (cos φ) beschreibt das Verhältnis von Wirkleistung (tatsächlich nutzbare Leistung) und zu Scheinleistung (aufgenommene Gesamtleistung). Daneben gibt es noch die Blindleistung, die zwar das Netzt belastet, aber keine nutzbare Arbeit verrichtet. Auf diese Zusammenhänge sowie deren Bedeutung für Berechnung gehe ich in einem separaten Artikel ausführlich ein.

7. Stromkosten berechnen: Von kWh zu Euro

Für viele Menschen ist die wichtigste Frage nicht nur: Wie viel elektrische Leistung hat mein Elektrogerät? Für viele stellt sich auch die Frage: Was kostet mich der Betrieb pro Monat oder Jahr? Genau hier ist es hilfreich die direkten Zusammenhänge zu verstehen.

Grundformel:

Kosten = Elektrische Arbeit (kWh) × Strompreis (€/kWh)

Beispiel 1: Heizlüfter (typischer Stromfresser)

Ein Heizlüfter hat oft 2.000 W (2 kW) oder mehr. Läuft er 2 Stunden pro Tag, ergibt sich:

Elektrische Arbeit pro Tag: 2 kW × 2 h = 4 kWh
Elektrische Arbeit pro Monat (30 Tage): 4 kWh × 30 = 120 kWh

Bei einem Strompreis von z. B. 0,35 €/kWh:

Kosten pro Monat: 120 × 0,35 = 42,00 €

👉 Ergebnis: Kurzer Betrieb, hohe Leistung → spürbare Kosten.

Beispiel 2: LED-Lampe (effizient)

Eine LED-Lampe mit 10 W läuft 5 Stunden pro Tag:

Leistung: 10 W = 0,01 kW
Elektrische Arbeit pro Tag: 0,01 × 5 = 0,05 kWh
Elektrische Arbeit pro Monat: 0,05 × 30 = 1,5 kWh
Kosten pro Monat: 1,5 × 0,35 = 0,53 €

👉 Ergebnis: Kleine Leistung → selbst lange Laufzeit bleibt kostengünstig.

8. Typische Geräte im Haushalt: Leistung und Verbrauch richtig einschätzen

Viele Suchanfragen zielen darauf ab, den Energieverbrauch elektrischer Verbraucher besser einzuschätzen. Gerade in Zeiten von gestiegenen Energiekosten wie dem Strompreis, stellt sich für viele Menschen die Frage nach den Kosten ihrer Elektrischen Verbraucher. Hier ein paar typische elektrische Haushaltsgeräte und ihr Energieverbrauch:

Wasserkocher*: ca. 2.000 W, aber kurze Laufzeit → oft weniger Verbrauch als gedacht
Backofen*: 2.000–3.500 W, je nach Betrieb und Dauer → mittlerer bis hoher Verbrauch
Kühlschrank*: ca. 80–200 W, häufig im Bereich 70-175kWh pro Jahr
Waschmaschine*: 1.800–2.500 W, aber nicht dauerhaft → stark abhängig vom Programm. Waschmaschinen benötigen die meiste Energie beim Aufheizen, dort wird häufig die maximale Leistung abgerufen. Danach sinkt die elektrische Leistung deutlich. Moderne Waschmaschinen verbrauchen pro Standardwaschgang ca. 300 Wh.
PC + Monitor*: 100–300 W → abhängig von Nutzung und Komponenten. Laptops verbrauchen häufig deutlich weniger Strom als Desktop-PCs. Gaming PCs häufig nochmal deutlich mehr. Hier sind auch Geräte mit einer Leistung von 500-750 Watt üblich.
Klimagerät*: 1.000–3.000 W → sehr hoher Verbrauch bei Dauerbetrieb. Insbesondere Klimageräte haben häufig eine Dauerleistung von 2.500 Watt und mehr. Bei 10 Stunden am Tag sind das schnell annähernd 10 EUR pro Tag an Stromkosten.

Wichtig: Leistung (Watt) ist nur der „Momentanwert“. Entscheidend ist immer die Laufzeit, denn daraus wird die Energie in kWh.

9. Übungsaufgaben mit Lösungen: Ideal für die Gesellenprüfung oder Klassenarbeiten

Hier findest du ein paar kurze Übungsaufgaben. Die Lösungen finden sich am Ende der Seite.

Aufgabe 1

Auf dem Typenschild eines Backofens ist eine Leistung von 1.500 W angegeben. Der Backofen läuft 90 Minuten. Wie groß ist die elektrische Arbeit in kWh?

Aufgabe 2

Eine Bohrmaschine hat 230 V und eine Stromaufnahme von 4 A. Welche Leistung nimmt sie auf (ohne Leistungsfaktor)?

Aufgabe 3

Ein Gefrierschrank verbraucht 18 kWh im Monat. Der Strompreis liegt bei 0,35 €/kWh. Welche Kosten entstehen?

Aufgabe 4:

Ein Klimagerät hat einen Nennstrom von 10A bei 230V Spannung. Der Strompreis liegt aktuell bei 0,35 EUR / kWh. Berechne anhand dieser Angaben die elektrische Leistung. Berechne im nächsten Schritt die elektrische Arbeit und die Stromkosten im Monat, wenn das Gerät täglich 5h im Betrieb ist.

Lösung zu Aufgabe 1:

1.500 W = 1,5 kW
90 Minuten = 1,5 Stunden
W = 1,5 × 1,5 = 2,25 kWh

Lösung zu Aufgabe 2:

P = U × I = 230 × 4 = 920 W

Lösung zu Aufgabe 3:

18 × 0,35 = 6,30 €

Lösung zu Aufgabe 4:

P = U x I
P = 230V x 10A
P = 2.300 Watt

W = U x I x t
W = P x t = 2300W x 5h
W = 11.500 Wh bzw. 11,5kWh pro Tag
Das entspricht im Monat 345kWh und damit 120,75 EUR pro Monat.
Das zeigt: Ein Klimagerät kann enorme Stromkosten verursachen, bei nur 5h Betrieb pro Tag in einem heißen Sommermonat. Hierbei empfiehlt es sich immr ein Energiekostenmessgerät zu nutzen um den Verbrauch im Blick zu behalten.

Siehe auch

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