Petawatt
Englisch: petawatt
SI-Einheit der Leistung gleich 10¹⁵ Watt. Symbol: PW. Eine Leistungsmenge, die um ein Vielfaches größer ist als die gesamte Leistung aller Kraftwerke auf der Erde. (Der Verbrauch von 1 Petawatt über eine Dauer von 1 Stunde würde 1 Petawatt-Stunde Energie verbrauchen.)
Petawatt: eine Billiarde Watt, überwiegend theoretisch
Ein Petawatt (PW) entspricht 1015 Watt oder einer Billiarde Watt. Zur Größenordnung: Die weltweite Stromerzeugungs-kapazität liegt bei etwa 8.000 Gigawatt, ein einzelnes Petawatt ist also rund 125.000-mal größer als alles, was alle Kraftwerke der Erde gleichzeitig erzeugen können. Die Einheit existiert in der Metrologie, weil Lasersysteme und Teilchenbeschleuniger kurzzeitig Spitzenleistungen im Petawatt-Bereich erzeugen können, obwohl sie diese Leistung nur für Femtosekunden oder Pikosekunden abgeben.
Das Petawatt taucht fast ausschließlich in der Hochenergiephysik und in der fortgeschrittenen Photonik-Forschung auf. Moderne Petawatt-Laser-Anlagen, etwa solche mit Chirped-Pulse-Amplification-Technologie (CPA), komprimieren extrem energiereiche Pulse auf unglaublich kurze Dauern. Ein Laser, der 1 Petawatt für 1 Femtosekunde abgibt, überträgt 1 Joule Energie. Weil die Pulsdauer so kurz ist, bleibt die insgesamt abgelagerte Energie bescheiden, verglichen mit dem, was die Zahl der Momentanleistung vermuten lässt. Diese Unterscheidung zwischen Spitzenleistung und Gesamtenergie ist entscheidend, wenn man über solche Systeme spricht.
Warum die Terminologie wichtig ist
Verwechslungen zwischen Spitzenleistung und Durchschnittsleistung oder zwischen Leistung und Energie sind häufig, wenn Petawatt-Systeme besprochen werden. Ein Forscher, der sagt, sein Laser erreicht 1 Petawatt, beschreibt seine Momentanleistung auf dem Puls-Höhepunkt, nicht seine Dauerleistung. Der tatsächliche Stromverbrauch der Anlage kann nur wenige Megawatt betragen, mit den meisten Verlusten als Wärme in den Verstärkungs- und Kühlsystemen. Fachliteratur und Geräte-Spezifikationen müssen Leistungsangaben daher immer zusammen mit Pulsdauer, Wiederholungsrate und Wirkungsgrad nennen.
Das Petawatt sitzt am extremen oberen Ende der SI-Leistungsskala. Darüber liegt das Exawatt (1018 W), das keine bekannte praktische Anwendung hat. Darunter liegt das Terawatt (1012 W), das für die Schätzung von Leistungsdichten in Fusionsexperimenten und für die Modellierung globaler Energieströme verwendet wird. Zu verstehen, wo eine bestimmte Messung auf diesem Spektrum liegt und ob sie Spitzen-, Durchschnitts- oder Momentanleistung darstellt, entscheidet darüber, ob die Zahl physikalisch aussagekräftig ist oder nur eine große Zahl.