Wie viel wiegt eigentlich Strom und was macht das bei einem Akku aus? Wir haben beim Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie in Berlin nachgefragt. Bei der Antwort hilft eine wichtige Erkenntnis von Albert Einstein.
Mit unserer neuen Serie „Ick hab da mal 'ne Frage“ versuchen wir Sachverhalte zu klären, die man sich kaum zu fragen traut. Diesmal hilft uns freundlicherweise Dr. Antonia Rötger, Wissenschaftsredakteurin am Helmholtz-Zentrum Berlin.
Sind voll aufgeladene Akkus schwerer? Einstein hat die Antwort
„Was passiert beim Entladen eines Akkus eigentlich? Ein voller Akku liefert eine elektrische Spannung, die man dazu nutzen kann, elektrische Geräte zu betreiben. Indem man das Gerät mit den beiden Polen des Akkus verbindet, schließt man den Stromkreis. Aufgrund der elektrischen Spannung fließt Strom (Elektronen) aus dem Akku durch das Gerät wieder zurück in den Akku. Die Elektronen leisten dabei elektrische Arbeit und geben Energie ab. Aber sie gehen nicht verloren. Deshalb bleibt das Gewicht des Akkus gleich.
Wer allerdings im Physik-Leistungskurs mal gelernt hat, dass Energie und Masse sich ineinander umwandeln lassen (beispielsweise bei der Kernspaltung), der könnte nun fragen: Muss der geladene, energiereiche Akku nicht mehr wiegen als der entladene Akku, der doch weniger Energie enthält? Doch, natürlich. Nach der berühmten Formel E=mc² von Albert Einstein lässt sich berechnen, wie groß die Masse ist, die dieser Energiedifferenz entspricht. Das funktioniert über die Formel m=E/c².
Die Energiedichte eines Lithium-Ionen-Akkus beträgt circa 0,36 Megajoule/kg. Ein Akku, der ein Kilo schwer ist, kann also rund 360.000 Joule Energie abgeben. Weil jedoch die Lichtgeschwindigkeit c (3*10⁸ m/s oder 300.000 km/s) so hoch ist, entspricht diese Energiedifferenz tatsächlich nur einer extrem winzigen Masse, nämlich nur 0,04 10⁻¹⁰ kg oder 0,004 Nanogramm. Jedes Staubkorn wiegt deutlich mehr.“
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Sind volle Akkus schwerer? Die Antwort lautet also ja – aber nur so wenig, dass man es praktisch nicht wiegen kann. Selbst bei einem Tesla Model S dürfte sich ein aufgeladender und somit einen Hauch schwererer Akku nicht im Geringsten auf die Beschleunigung des Elektroautos auswirken. Bei einem Smartphone ist der Gewichtsunterschied dann endgültig zu vernachlässigen. Wir danken Dr. Rötger für die Klärung dieser Frage.
