Kurz gesagt:
- Volt, mAh und Wh sind entscheidende Angaben auf Akkus, wobei Wh die tatsächliche Energiemenge beschreibt. Nur der Wert in Wattstunden ermöglicht einen fairen Vergleich unterschiedlicher Spannungen und Kapazitäten.
Was bedeuten Volt, mAh und Wh bei Akkus?
Drei Angaben stehen auf fast jedem Akku: Volt, mAh und Wh. Volt beschreibt die elektrische Spannung, mAh die gespeicherte Ladungsmenge und Wh die tatsächliche Energiemenge. Wer Akkus sinnvoll vergleichen will, braucht alle drei.
Die Grundformel lautet:
Wh = Volt × Ah (bzw. Wh = Volt × mAh ÷ 1000)
Ein Beispiel: Ein Akku mit 3,7 V und 5.000 mAh speichert 3,7 × 5 = 18,5 Wh. Ein anderer Akku mit 7,4 V und derselben Ladungsmenge kommt auf rund doppelt so viel Energie, obwohl die mAh-Zahl identisch ist. Genau das ist der Kern: mAh allein ohne Spannung sagt nichts über den Energiegehalt aus.
- Volt (V): elektrische Spannung, beschreibt den „Druck“, mit dem Elektronen fließen
- mAh / Ah: elektrische Ladungsmenge, 1 Ah = 1.000 mAh
- Wh: gespeicherte Energie, Produkt aus Spannung und Kapazität
Profi-Tipp: Beim Kauf eines Ersatzakkus immer die Wattstunden vergleichen, nicht nur die mAh. Nur so lassen sich Akkus mit unterschiedlichen Spannungen fair gegenüberstellen.
Warum Volt mehr ist als nur eine Zahl auf dem Etikett
Volt misst die elektrische Spannung als Maß für den Energieunterschied zwischen den Polen eines Akkus. Je größer dieser Unterschied, desto stärker der „Druck“, mit dem Elektronen durch den Stromkreis fließen. Eine Autobatterie liefert typischerweise 12 V, eine Haushaltssteckdose 230 V.
Bei Akkus unterscheidet man zwischen Nennspannung, Ladeschlussspannung und Entladeschlussspannung. Eine Li-Ion-Zelle hat eine Nennspannung von 3,7 V, ist voll geladen bei etwa 4,2 V und darf nicht unter rund 2,5 V entladen werden. NiMH-Zellen liegen dagegen bei 1,2 V Nennspannung. Diese Unterschiede sind kein Detail: Sie bestimmen, wie viel Energie ein Akku bei gleicher Kapazität tatsächlich liefert.
Die Spannung beeinflusst direkt die Leistung. Denn Leistung in Watt ergibt sich aus Spannung mal Stromstärke. Ein 36-V-Akku kann bei gleichem Strom dreimal mehr Leistung abgeben als ein 12-V-Akku. Wer also einen Elektroscooter mit 36 V mit einem 12-V-Gerät vergleicht, muss die Spannung zwingend einbeziehen.
Was bedeuten mAh und Ah? Die Kapazität eines Akkus verstehen
Ah steht für Amperestunden, mAh für Milliamperestunden. Beide beschreiben, wie viel elektrische Ladung ein Akku speichern kann. 1 Ah entspricht 1.000 mAh. Ein Akku mit 10 Ah kann theoretisch eine Stunde lang 10 A liefern, oder zehn Stunden lang 1 A.
Praktisch bedeutet das: Die Kapazitätsangabe sagt, wie lange ein Akku bei einer bestimmten Last durchhält. Eine Autobatterie hat typischerweise 50–100 Ah, ein AAA-Akku für Haushaltsgeräte dagegen nur rund 800–1.100 mAh. Aber Achtung: Diese Zahlen gelten nur unter Laborbedingungen bei konstanter Temperatur und moderater Entladerate.
Warum mAh allein nicht reicht:
- Zwei Akkus mit je 5.000 mAh, aber unterschiedlicher Spannung, speichern unterschiedlich viel Energie.
- Ein 4.200-mAh-Akku bei 3,6 V und ein 2.600-mAh-Akku bei 7,2 V haben beide rund 15 Wh gespeicherte Energie.
- Der höhere mAh-Wert täuscht also über die tatsächliche Leistungsfähigkeit hinweg.
Die auf dem Akku aufgedruckte Kapazität ist ein Nennwert unter Idealbedingungen. Alter, Temperatur und Entladerate senken die real nutzbare Kapazität spürbar.
Watt und Wattstunden: Leistung und Energie richtig auseinanderhalten
Watt und Wattstunden klingen ähnlich, beschreiben aber grundlegend verschiedene Dinge. Watt ist Leistung, also wie viel Energie pro Sekunde umgesetzt wird. Wattstunden sind Energie, also wie viel Leistung über eine bestimmte Zeit geflossen ist.
Die Formeln:
- Leistung: P = U × I (Watt = Volt × Ampere)
- Energie: E = P × t (Wh = Watt × Stunden)
- Direkt: Wh = Volt × Ah
Ein Motor mit 250 W, der eine Stunde läuft, verbraucht 250 Wh. Läuft er nur 30 Minuten, sind es 125 Wh. Die Wattstunde verbindet Leistung und Zeit zu einer einzigen, vergleichbaren Größe.
Ein Akku mit 12 V und 100 Ah speichert 1.200 Wh. Ein anderer mit 24 V und 50 Ah ebenfalls. Wer nur die Ah vergleicht, sieht einen scheinbaren Unterschied, wo keiner ist. Wh macht diesen Vergleich ehrlich.
Profi-Tipp: Für Laufzeitberechnungen die Wattstunden des Akkus durch die Wattzahl des Geräts teilen. Ein 500-Wh-Akku betreibt ein 50-W-Gerät theoretisch 10 Stunden lang.
Wie du Wattstunden selbst ausrechnest: Schritt für Schritt
Die Umrechnung von mAh in Wh ist einfach, sobald die Spannung bekannt ist. Hier drei konkrete Beispiele:
Beispiel 1: Smartphone-Akku
- 4.000 mAh bei 3,7 V
- Wh = 3,7 × (4.000 ÷ 1.000) = 3,7 × 4 = 14,8 Wh
Beispiel 2: E-Bike-Akku
- 10 Ah bei 36 V
- Wh = 36 × 10 = 360 Wh
Beispiel 3: Großer Industrieakku
- 18 Ah bei 25 V
- Wh = 25 × 18 = entsprechend 450 Wh
Häufige Missverständnisse beim Vergleich:
- Powerbanks geben Kapazität oft bei 3,7 V an, obwohl sie 5 V ausgeben. Ein 20.000-mAh-Akku bei 3,7 V hat 74 Wh, nicht 100 Wh.
- Höhere mAh-Zahlen klingen besser, sind es aber nur bei gleicher Spannung.
- Die Formel gilt für die Nennspannung. Im Betrieb schwankt die Spannung, weshalb der tatsächliche Energieinhalt leicht abweicht.
Warum Wattstunden der zuverlässigste Vergleichswert sind
Experten empfehlen, Akkus grundsätzlich anhand von Wh zu vergleichen, weil nur diese Einheit Spannungsunterschiede berücksichtigt. Ah-Werte ohne Spannungsangabe liefern irreführende Vergleichswerte.
| Akku | Spannung | Kapazität | Energie |
|---|---|---|---|
| Akku A | 12 V | 100 Ah | 1.200 Wh |
| Akku B | 24 V | 50 Ah | 1.200 Wh |
| Akku C | 36 V | 10 Ah | 360 Wh |
Akku A und B sind energetisch identisch, obwohl Akku A doppelt so viele Ah hat. Akku C hat weniger Ah als Akku B, aber auch weniger Energie. Nur der Wh-Wert macht das auf einen Blick sichtbar.
Die auf dem Akku angegebene Kapazität ist ein Laborwert. Praktische Werte schwanken je nach Nutzungsbedingungen, Alter und Temperatur erheblich.
Drei Faktoren, die den realen Wh-Wert senken:
- Temperatur: Kälte reduziert die verfügbare Kapazität spürbar, besonders bei Li-Ion-Akkus.
- Entladerate: Je höher die Stromaufnahme, desto schneller sinkt die Spannung und desto weniger Energie ist nutzbar.
- Alterung: Mit jedem Ladezyklus nimmt die Kapazität ab. Ein gealterter Akku liefert weniger Wh als sein Aufdruck verspricht.
Profi-Tipp: Den Akku möglichst zwischen 20 % und 80 % Ladezustand betreiben. Das verlangsamt die Alterung und erhält die Kapazität länger.
Ladezeit und Energienutzung: Was die Praxis zeigt
Die Ladezeit eines Akkus hängt von seiner Kapazität in Wh und der Ladeleistung in Watt ab. Ein 500-Wh-Akku an einem 100-W-Ladegerät braucht theoretisch 5 Stunden. In der Praxis kommen Ladeverluste und Schutzschaltungen hinzu, die die Zeit verlängern.
Beim Entladen gilt dasselbe Prinzip umgekehrt. Ein Gerät mit 50 W Verbrauch entleert einen 500-Wh-Akku in etwa 10 Stunden. Steigt der Verbrauch auf 100 W, halbiert sich die Laufzeit. Wer seinen Akkupack für Werkzeuge richtig einschätzen will, rechnet also mit Wh und der tatsächlichen Leistungsaufnahme des Geräts.
Ein oft übersehener Punkt: Akkus geben nie 100 % ihrer gespeicherten Energie nutzbar ab. Ladeverluste, Innenwiderstand und Schutzabschaltungen sorgen dafür, dass der reale Wirkungsgrad unter dem Nennwert liegt. Bei Li-Ion-Akkus liegt er unter guten Bedingungen bei rund 80–90 % des Nennwerts.
Wichtige Erkenntnisse
Wattstunden sind die einzige Einheit, die Akkus mit unterschiedlichen Spannungen fair vergleichbar macht.
| Thema | Details |
|---|---|
| Volt als Spannung | Volt beschreibt den Energieunterschied zwischen den Polen und beeinflusst direkt die Leistung. |
| mAh als Ladungsmenge | mAh gibt an, wie viel Strom ein Akku liefern kann, sagt aber ohne Spannung nichts über Energie aus. |
| Wh als Vergleichsgröße | Wh = Volt × Ah ist der zuverlässigste Wert zum Vergleich von Akkus unterschiedlicher Spannung. |
| Kapazität ist ein Nennwert | Temperatur, Entladerate und Alterung senken die real nutzbare Kapazität gegenüber dem Aufdruck. |
| Ladezeit berechnen | Ladezeit in Stunden ergibt sich aus Akkukapazität in Wh geteilt durch Ladeleistung in Watt. |
FAQ
Was sagt Wh bei einem Akku aus?
Wh steht für Wattstunden und beschreibt die gespeicherte Energiemenge eines Akkus. Ein Akku mit 100 Wh kann theoretisch ein 100-W-Gerät eine Stunde lang betreiben.
Wie viel Wh hat ein 20.000-mAh-Akku bei 3,7 V?
Wh = 3,7 × (20.000 ÷ 1.000) = 74 Wh. Viele Powerbanks geben ihre Kapazität bei 3,7 V an, auch wenn sie 5 V ausgeben, was den Vergleich erschwert.
Was sagt die Voltzahl bei Akkus aus?
Volt gibt die elektrische Spannung an, also den „Druck“, mit dem Elektronen fließen. Eine höhere Spannung ermöglicht bei gleichem Strom mehr Leistung.
Wie viel mAh sind 100 Wh bei 12 V?
mAh = (100 Wh × 1.000) ÷ 12 V. Die Formel gilt für die Nennspannung des Akkus.
Warum reicht mAh allein nicht zum Akkuvergleich?
Zwei Akkus mit gleicher mAh-Zahl, aber unterschiedlicher Spannung, speichern unterschiedlich viel Energie. Nur der Wh-Wert berücksichtigt beide Größen und erlaubt einen fairen Vergleich.