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Powerbank – Kapazität realistisch betrachtet

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Die Powerbank „Lüge“


Es liegt in der Natur des Menschen vernünftig zu denken und unvernünftig zu handeln.

(Unbekannter Autor)

Mir ist aufgefallen, dass ich mit meinen Powerbanken (ist das überhaupt der korrekte Plural?) weit aus weniger häufig mein Mobiltelefon oder andere Geräte laden kann als erwartet. Geworben wird oft damit wie oft man sein Mobilgerät laden kann: Man nehme die mAh Angabe der Powerbank und teile sie durch die Akkukapazität des Mobiltelefons. Ist das so einfach? Was sind eigentlich „mAh“?


Mit diesen Fragen habe ich mich beschäftigt, nachdem ich gemerkt habe, dass irgendwas nicht stimmen kann. Ich besitze mittlerweile auch so viele von diesen tragbaren Energiespeichern, dass ich mir sicher war, dass sie nicht alle defekt sein können. Was also ist da los? Zunächst einmal die gute Nachricht: Die Powerbank ist in der Regel nicht kaputt! Und das führt mich zum Thema: 


In dem kleinen Gehäuse steckt ein normaler Akku, oft sogar ein Standardakku, wie er überall nachzukaufen ist (wäre also nicht alles verschweißt, geklebt und verklipst, wäre sogar ein Zellentausch möglich).

Etwas Theorie

Was bedeutet die Angabe „mAh“ überhaupt und warum erreiche ich diese gefühlt niemals? (Schnelle Antwort: Weil wir sie realistisch nicht erreichen können), aber zunächst einmal die graue Theorie, die ich hier stark vereinfacht darstellen werde:

Grundlagen

Ein Akku hat eine Kapazität, also eine bestimmte Menge Energie, die er speichern kann. Nehmen wir als Beispiel einmal an, eine Zelle hat „3000 mAh“. Dann bedeutet das ich kann eine Stunde Lang 3000 mA (oder eben 3A) entnehmen, dann ist der Speicher leer.  Benötige ich das doppelte, also 6A, dann geht das prinzipiell auch, aber der Speicher ist eben schon nach einer halben Stunde entleert. Das ist aber nur die halbe Wahrheit… oder… eigentlich nichteinmal das!

Zunächst einmal muss man wissen, dass die Energie, die wir landläufig als „Strom“ bezeichnen immer mit 2 Parametern oder Einheiten in Verbindung steht: Das eine ist die Stromstärke, die wir in Ampere (Formelzeichen A) angeben und dann die Spannung in Volt (Formelzeichen V). Beide multipliziert ergeben die Leistung in Watt (Formelzeichen W). Beispiel: Eine 60W Glühbirne verbraucht 60W, da wir im Stromnetz eine Spannung von 220V haben ergibt sich daraus eine Stromstärke von 0,272 A oder eben 272 mA. Kling unspektakulär.. ist es auch!

Und was machen wir jetzt mit diesem Wissen?

Wir haben also jetzt erfahren, dass die Energie in dieser Powerbank irgendwie mit den Ampere und der Spannung zusammenhängt. Wenn der Akku nun also 3000mAh hat, müssen wir als nächstes einmal schauen bei welcher Spannung. Und ab jetzt wird es interessant: Die Spannung beträgt typischerweise irgendetwas um die 3,2V. 

Das war noch nicht alles…

Moment… mein Gerät hat einen USB Stecker, also reden wir doch 5V! Oha.. stimmt 😀
Also muss man anfangen zu rechnen: Die Umwandlung von 3,2V in 5V geht leider nicht ohne Verluste vonstatten (merkt man auch daran, dass das Gerät wärmer wird). Es gibt so viele verschiedene Standardschaltungen, die dann auch noch unterschiedlich gut ausgeführt sind (wird sauber verlötet, welche Bauteile werden verwendet usw…), dass man hier etwas ins Schwimmen kommt. Aber mit einem Umwandlungsverlust von 20% kann man „ruhigen Gewissens“ rechnen. 


Der nächste Punkt ist, dass man einen Akku ja niemals tiefentladen soll. Also die 0% darf man schon mal nicht ausschöpfen. Ratgeber sagen, man sollte Akkus immer bei spätestens 20% neu aufladen. Das bedeutet von den 100% (3000 mAh) darf ich maximal 80% verbrauchen. Es bleiben also 2400mAh übrig. Davon gehen dann die Umwandlungsverluste von erneut 20% „ab“. Wir kommen dann also bei einer effektiven Kapazität von 1920mAh heraus. Und jetzt wird es richtig schlimm: Der Akku im Mobilgerät läuft ja nicht wirklich auf 5V… ! Es ist wieder ein Akku bei etwa 3,x V. Also müssen wir erneut 20% Umwandlungsverluste in Kauf nehmen. Wir bekommen: 1536mAh. Das ist fast die Hälfte der angegebenen Kapazität.

Ergebnis

Die Umwandlungsverluste sind möglicherweise im Mobiltelefon geringer als in der (günstig produzierten) Powerbank. Es bleibt aber dabei: 50% …mehr sollte man nicht erwarten. Die Praxis zeigt, dass diese Erwartung nun aber ziemlich realistisch ist. 

Anmerkung zum Schluss

Noch etwas anderes sollte aber spätestens jetzt jedem klar werden: Das hin und her gewandle von Spannungen bringt immer wieder große Verluste. Es ist aus ökologischen Gesichtspunkten sowieso schon fragwürdig Akkus fest zu verbauen (220V -> 5V -> Akkuspannung), ein Ladegerät für Akkus (220V -> Akkuspannung) wäre deutlich effizienter, aber diesen Akku dann noch über eine Powerbank zu laden ist quasi der pure Wahnsinn (220V -> 5V -> 3,2V -> 5V -> Akkuspannung)!

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