Stromverbrauch und Stromkosten verstehen und berechnen

Sabine hat im Beitrag zum yeedi Saugroboter gefragt, wie viel ein solcher Saugroboter im Vergleich zu einem herkömmlichen 1.200 Watt Staubsauger verbraucht. Das ist eine ausgezeichnete Frage, denn gerade in einem solchen Fall, ist das gar nicht so einfach zu berechnen und auch nicht unbedingt intuitiv.

Stromverbrauch berechnen und optimieren — Energiemesser

Beginnen wir aber zunächst mit den Grundlagen, Einheiten und Hintergründen. Zwar gibt es kaum mehr Glühbirnen, aber das ist doch ein wunderbares Beispiel für die Berechnung des Stromverbrauchs, den wir auch gleich mal ins Verhältnis zu einem modernen LED-Leuchtmittel setzen können.

Strom, Spannung, Leistung – Wat ist Watt und Kilowatt?

60 Watt Glühbirnen waren so ziemlich der Standard in jedem Haushalt und hingen über dem Küchen- oder Esstisch. 60 Watt (W) ist die Leistung, die eine solche Glühbirne aufnimmt, wenn sie in Betrieb ist, und zwar sofort, wenn sie eingeschaltet wird. Die Leistung errechnet sich aus der Spannung in Volt (V), mit der sie versorgt wird und dem Strom in Ampere (A), der dabei durch sie fließt und sie zum Leuchten bringt. Die Leistung (W) ist das Produkt aus beidem, also

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Watt = Spannung · Strom oder W = V · A.

Hier rechnen wir gerade mit den Einheiten Watt, Volt und Ampere. Richtigerweise müsste es aber so aussehen:

P = U · I

P ist das Formelzeichen für die Leistung in Watt. U, das Formelzeichen für die Spannung in Volt und I (i) ist das Formelzeichen für den Strom in Ampere.

Von der Glühbirne wissen wir, dass sie bei uns mit 230 Volt Netzspannung versorgt wird und 60 Watt aufnimmt. Also teilen wir die 60 Watt durch 230 Volt und erhalten 0,26 Ampere, die durch sie fließen. Damit wissen wir erst einmal, was die Leistung in Watt (W) zu bedeuten hat.

Die Spannung (Formelzeichen U, Einheit Volt V), treibt den Strom (Formelzeichen I, Einheit Ampere) durch den Leiter. Ohne Spannung kein Strom.

Oft hört man Begriffe wie „Stromspannung“, was quatsch ist. Es gibt die Spannung in Volt und den Strom in Ampere. Beides hat mit Elektrizität zu tun – es sind aber vollkommen unterschiedliche Dinge. Aber nun wisst ihr ja auch, wie es wirklich zusammenhängt.

Wie viel Strom verbraucht eine Glühlampe im Jahr?

Wie viel kostet es, die Glühlampe eine Stunde lang leuchten zu lassen? Damit die Glühlampe leuchtet, muss deren Aufnahmeleistung eine Stunde lang bereitgestellt werden. Es muss elektrische Arbeit erbracht werden. Wenn wir uns eine Stunde lang körperlich anstrengen und Leistung erbringen, wird das auch als Arbeit bezeichnen. Oder als Sport 😉

Also werden 60 Watt (W) · 1 Stunde (h) erbracht, was 60 Wh (Watt pro Stunde sind). Eine Kilowattstunde (kWh) sind 1000 Wh, also sind 60 Wh = 0,06 kWh. „Kilo“ ist griechisch und bedeutet Tausend (1000). Tausend Gramm sind auch 1 Kilogramm. Mit dem Kilowatt rechnet es sich hier einfacher, da wir den Strom auch pro Kilowattstunde (kWh) bezahlen.

Die Kilowattstunde (kWh) Strom kostet in Deutschland aktuell durchschnittlich 0,36 €. Jetzt müssen wir die 0,06 kWh Verbrauch der Glühlampe pro Stunde nur mit 0,36 € multiplizieren und kommen damit auf 0,02 € weil 0,06 kWh · 0,36 € = 0,02 €. Pro Stunde Betrieb kostet die 60 Watt Glühbirne also 2 Cent Strom.

Hat man sie jeden Tag 3 Stunden an, sind das 3 · 2 Cent = 6 Cent. Und wenn man das 365 Tage im Jahr macht:

0,06 € pro Tag · 365 Tage = 21,90 €. 3 Stunden Beleuchtung pro Tag kosten mit einer 60 Watt Glühbirne im Jahr also 21,90 €.

Jetzt rechnen wir das mit einem modernen LED-Leuchtmittel, das die gleiche Beleuchtungsstärke erzeugt. Das wird auch als Lichtstrom bezeichnen und wird in Lumen (lm) angegeben. Eine 60 Watt Glühlampe hatte einen Lichtstrom von etwa 700 Lumen. Eine LED-Lampe, die einer 60 Watt Glühlampe entspricht, verbraucht etwa 8,5 Watt bei 800 Lumen, leuchtet also sogar etwas heller.

Wir rechnen die Watt gleich in Kilowatt um, denn damit wird es einfacher:

8,5 Watt = 8,5 tausendstel Kilowatt = 0,0085 kW.

0,0085 kW · 3 Stunden = 0,025 kWh

0,025 kWh · 0,36 € = 0,0091 € also noch nicht mal 1 Cent pro Tag!

0,0091 € · 365 = 3,35 Euro pro Jahr.

Tauscht man die herkömmliche 60 Watt Glühlampe durch eine moderne LED Lampe mit gleicher Beleuchtungsstärke aus, spart man 18,55 Euro Strom pro Jahr.

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Wie viel kostet Staubsaugen pro Jahr?

So kann man auch den Verbrauch für alle Geräte berechnen, die während des Betriebs einen relativ gleichmäßigen Stromverbrauch haben, wie ein Haartrockner, ein Wasserkocher, ein Fernseher oder eben ein Staubsauger. Und da kommen wir zurück zur Frage von Sabine:

Angenommen, der Staubsauger mit 1200 Watt Leistung ist pro Tag 10 Minuten im Einsatz. 1200 Watt sind 1,2 kW.

Nun rechnen wir aber mit Minuten und nicht mehr mit vollen Stunden. Wie rechnet man Minuten in Stunden um? Man teilt die Minuten einfach durch 60.

10 Minuten / 60 = 0,167 Stunden

Nun einfach die 1,2 kW · 0,167 h = 0,2 kWh das mal 0,36 € = 0,07 € oder 7 Cent.

Einmal 10 Minuten Staubsaugen kostet also 7 Cent. Macht man das 5 Tage pro Woche und das ganze Jahr über: 0,07 € * 5 Tage · 52 Wochen = 18,20 €. 1

10 Minuten Staubsaugen mit einem 1200 Watt Gerät, kostet das Jahr über also 18,20 €.

Wie viel Strom verbraucht der Saugroboter pro Jahr?

Beim Saugroboter muss man etwas anders rechnen. Sein Verbraucht teilt sich in zwei Komponenten auf: Den Stand-by-Verbrauch, wenn er rund um die Uhr an seiner Ladestation hängt und den Verbrauch für das Laden des leeren Akkus nach der Reinigung.

Rechnen wir erst einmal den Stand-by-Verbrauch: Der yeedi Saugroboter ist mit 5 Watt angegeben. Diese nuckelt er rund um die Uhr aus der Steckdose.

0,005 kW * 24 h · 365 Tage = 43,8 kWh · 0,36 € = 15,77 € pro Jahr. Noch nicht eingerechnet sind hier die Ladevorgänge für den Akku, die deutlich mehr Strom benötigen, aber nur über einen kürzeren Zeitraum

Wie viel Strom verbraucht ein Saugroboter?

Um das zu ermitteln, schauen wir uns den Akku an. Dieser ist mit 5200 mAh und 14,4 Volt angegeben. 5200 mAh sind 5,2 Ah · 14,4 V = 75 Wh, die der Akku zur Verfügung stellen kann. Diese müssen nach der Reinigung auch wieder aufgeladen werden. Natürlich ist so ein Akku nach dem Saugvorgang nicht komplett leer, sonst wäre er bald kaputt. Allerdings gibt es beim Ladevorgang auch Verluste. Sodass wir einfach einmal pessimistisch rechnen:

0,075 kWh · 0,36 € = 0,027 € pro Ladevorgang. Angenommen, wir lassen auch den Saugroboter 5 mal pro Woche fahren, kommen wir auf:

0,027 € · 5 Tage · 52 Wochen = 7,02 € pro Jahr. Dazu addieren wir den Stand-by-Verbrauch von oben mit 15,77 € und kommen auf 22,79 € pro Jahr, die uns der Saugroboter kostet. Also noch etwas mehr, als das Staubsaugen von Hand.

Allerdings sind diese Werte nur näherungsweise ermittelt. Echte Werte erhält man nur durch eine echte Messung mit einem Energieverbrauchsmesser. Viel wichtiger ist aber, dass man ein Gefühl dafür bekommt, was wie viel Strom verbraucht.

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Backofen, Wasserkocher & Co.

Nehmen wir einmal einen Backofen. So ein typischer Elektrobackofen hat einen Anschlusswert von 3000 Watt, also 3 kW. Wenn man nun einen Kuchen bei 180 °C für eine Stunde im Backofen hat, braucht dieser nicht ununterbrochen die 3 kW. Während er aufheizt, wird meist die volle Leistung abgerufen, damit der Backofen schnell die gewünschte Temperatur erreicht. Während des Backvorgangs sorgt ein Thermostat dafür, dass die eingestellte Temperatur konstant bleibt. Fällt sie einige Grad unter den eingestellten Wert, schaltet die Heizung des Backofens ein. Ist sie Soll-Temperatur erreicht, schaltet sie wieder aus. Der Verbrauch hängt hier z. B. davon ab, wie gut der Backofen isoliert ist, weshalb man auch nicht ständig die Türe öffnen sollte.

Der Backofen verbraucht also nur während der Heizphasen viel Strom (den Verbrauch für die Elektronik, Umluftgebläse, Uhr und Backofenbeleuchtung lassen wir unter den Tisch fallen).

Unser Miele-Backofen schaltet bei 180 °C eingestellter Backtemperatur innerhalb einer Stunde die Heizung nur für insgesamt 20 Minuten ein. 20 Minuten / 60 = 0,33 Stunden

0,33 h · 3 kW = 1 kWh · 0,36 € = 0,36 €. Einmal Kuchenbacken kostet also 0,36 € Strom. Das kostet ein Bio-Ei auch etwa.

Einmal Backofen-Pommes benötigen eine halbe Stunde, also auch etwa die Hälfte an Stromkosten.

Apropos Backofen-Pommes. Für Fertiggerichte kann man sich das Vorheizen des Backofens sparen. Die Hersteller dieser Fertiggerichte empfehlen auf den Verpackungen das Vorheizen nur deshalb, weil man ab einer konstanten Temperatur ziemlich genau eine Garzeit angeben kann. Jeder Backofen benötigt unterschiedlich lange, um auf die eingestellte Temperatur zu kommen. Unser Miele z. B. nur 5 Minuten. Unser alter Backofen hingegen über 12 Minuten.

Bei Backofen-Pommes ist es sogar so, dass diese knuspriger werden, wenn man sie in den kalten Backofen gibt. Während der Aufheizzeit kann überschüssiges Eis und Wasser verdampfen und der Wasserdampf fördert die Maillard-Reaktion, also die knusprige Bräunung. Man beobachtet einfach einmal, wie lange der eigene Backofen benötigt, um auf eine bestimmte Temperatur vorzuheizen. Etwas weniger als diese Zeit schlägt man auf die empfohlene Backzeit auf, da während der Aufheizung das Gargut schon angetaut wird und weniger lang braucht.

Vorheizen muss man nur bei Gebäck, Fisch und empfindlichen frischen Gerichten. Damit lässt sich schon viel Strom einsparen.

Schwieriger wird diese Rechnung bei Waschmaschinen und Geschirrspülern. Diese haben sehr komplexe Verbräuche. Bei modernen Geräten entscheidet nicht nur das Waschprogramm über den Verbrauch, sondern auch Beladung und Verschmutzungsgrad. Das lässt sich nur über eine Messung mit einem Energiemessgerät realitätsnah ermitteln.

Bei Waschmaschinen und Geschirrspülern kann man den Verbrauch nur dann genau feststellen, wenn man jede Nutzung misst – möglichst über unterschiedliche Wasch-/Spülprogramme und daraus den Mittelwert bildet. Für Kühlschränke und Gefriertruhen genügt eine Messung über 24 Stunden, um ein reales Abbild des Verbrauchs zu erhalten, wobei das auch von der Umgebungstemperatur und Füllmenge der Geräte abhängt. Ein voller Kühlschrank verbraucht weniger Energie, da der Inhalt wie ein Kühlakku wirkt.

Beim Wasserkocher entscheiden Füllmenge und Temperatur des kalten Wassers darüber, wie viel eine Zubereitung Heißwasser kostet. Das habe ich in meinem Beitrag zum Stromverbrauch des Quooker Heißwasserhahns beschrieben und gemessen.

Die Heizungsanlage und ihre Pumpen

Eine Heizung – egal ob Öl, Gas, Holz oder Pellets benötigt zum Betrieb auch Strom. Nicht nur die Heizungssteuerung will versorgt werden. Vielmehr sind es oft mehrere Pumpen, die kontinuierlich Strom verbrauchen – nicht selten über 50 Watt. Bei modernen Anlagen sind auch sparsamere druckgeregelte Hoch-Effizienz-Pumpen mit verbaut, die ihre Drehzahl automatisch anpassen können und damit weniger verbrauchen. Alte Pumpen können hingegen einen Mehrverbrauch von 150 Euro und mehr pro Jahr verursachen.

Gerade die Zirkulationsleitung für das Warmwasser läuft häufig unnötig lange und oft. Das kostet nicht nur unnötig Brennstoff, da die Leitung auskühlt und der Verlust ausgeglichen werden muss, sondern auch zusätzlich Strom.

Wir haben unsere Zirkulation so eingestellt, dass sie nur kurz morgens in einem Fenster von 20 Minuten aktiv ist. Ansonsten müssen wir entweder mit kälterem Wasser die Hände waschen oder etwas warten, bis warmes Wasser kommt. Die Einsparungen beim Gas sind dabei enorm und auch der Stromverbrauch der gesamten Heizung ist dadurch gesunken.

Im Sommer kann man ganze Heizkreise ausschalten und somit läuft auch die Pumpe dafür nicht mehr. Unsere gesamte Heizungsanlage verbraucht 120 kWh pro Jahr und kostet damit 35 €.

Einen guten Überblick darüber und einen Leitfaden, welche Pumpe gerade eingebaut ist, bietet die Seite Heizsparer.de: Stromfresser Heizungspumpe – Alte Heizungspumpen wechseln (heizsparer.de)

In kaum einem Werbeprospekt fehlen derzeit Angebote für elektrischen Heizlüfter, Konvektoren und Infrarotheizungen. Das könnte im Winter enorme Probleme bereiten, denn wenn viele Haushalte auf einmal damit heizen, wird unser Stromnetz instabil und Blackouts drohen.

Verbräuche von 2000 Watt und mehr, sind für solche Geräte typisch. Läuft so eine Heizung 6 Stunden am Tag, kostet sie 4,30 € an Strom.

Falsche Annahmen und Fallstricke beim Stromverbrauch

Seit 2013 darf ein Gerät im Bereitschafts- oder „Aus“ Zustand nur noch 0,5 Watt verbrauchen. Darauf und auf die Herstellerangaben darf man sich aber nicht verlassen. Neue TV-Geräte verbrauchen typisch eher 2 Watt im Stand-by-Betrieb, was etwa 17,50 € pro Jahr sind.

Dabei können aber Zusatzfunktionen wie die Aufnahmebereitschaft auf Festplatte einen deutlich höheren Stand-by-Verbrauch verursachen. Allerdings lohnt es sich nicht, solche Geräte mit etwa einer Funk- oder Wi-Fi-Steckdose komplett vom Netz zu nehmen, denn diese Steckdosen haben selbst oft einen Stromverbrauch von 2 Watt – gerade dann, wenn sie den Stromverbrauch messen können.

Hat man jedoch mehrere Geräte zusammen im Einsatz, wie ein TV-Gerät mit einem AV-Receiver, Spielkonsole, Subwoofer etc. an einem Anschluss, kann sich die komplette Abschaltung lohnen.

Gleiches gilt für den PC mit Drucker, externen Festplatten, Monitor(en) und anderer Peripherie. Ich habe in meinem Homeoffice einen Apple Mac Mini M1, der sehr effizient arbeitet und dadurch sehr viel weniger verbraucht, als ein ausgewachsener PC mit leistungsfähiger Grafikkarte.

Sprachassistenten wie ein Amazon Echo haben extrem geringe Stand-By-Verbräuche von weit unter einem Watt.

Mac Mini unter dem Schreibtisch montiert

Man sollte daher die Nutzung und Verbräuche der einzelnen Geräte nachrechnen und sehen, wo man das größte Potenzial für Einsparungen hat. Zwar summieren sich Stand-by-Verbräuche auch, Wäschetrockner, Heizungspumpen, Gaming-PCs ist jedoch die echten Energiefresser.

Ein 15 Jahre alter Backofen benötigte oft noch die dreifache Energie eines aktuellen Geräts mit Effizienzklasse A+. Trotzdem lohnt der Austausch eines solchen Geräts nur, wenn dieses häufig im Einsatz ist. Aus ökologischer Sicht ist eine Verschrottung ohnehin selten sinnvoll.

Den gesamten Energieverbrauch genau erfassen

Selbst mit einem Smartmeter hat man oft keinen Zugriff auf die täglichen oder gar stündlichen Verbrauchsdaten. Abhilfe schaffen Geräte wie der Shelly 3EM. Mit seinen Stromzangen kann er den aktuellen Verbrauch aller 3 Phasen erfassen, und zwar in Echtzeit. Schon mit der mitgelieferten App erhält man sehr genaue Einblicke darüber, wann wie viel Strom verbraucht wird.

Details dazu und wie ich den Shelly 3EM zusammen mit Home Assistant einsetze, könnt ihr hier nachlesen: Stromverbrauch mit dem Shelly 3EM und Home Assistant messen.

Fazit

Um Strom sparen zu können, muss man erst einmal wissen, wie viel Strom welches Gerät verbraucht und wo man den größten Hebel hat. Jeden Kleinverbraucher z. B. mit einer Funksteckdose vom Netz zu nehmen, bringt oft wenig, da auch die Funkschalter Strom verbrauchen. Dieser Verbrauch bewegt sich nicht selten im Bereich des Stand-by-Verbrauchs des geschalteten Geräts.

Energiemessgeräte helfen bei der Messung der tatsächlichen Verbräuche, denn die Herstellerangaben sind oft viel zu optimistisch.

Hat man jedoch einmal alle Verbräuche erfasst und ein Verständnis dafür entwickelt, kann man an die Optimierung gehen und da sind in vielen Haushalten mehrere Hundert Euro Ersparnis pro Jahr drin.

Letzte Aktualisierung am 26.04.2024 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API