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Wir entscheiden uns für PowerBank! Wie können Sie die Kapazität und Benutzerfreundlichkeit Ihrer Powerbank vergleichen? Was bedeutet die Kapazität einer Powerbank wirklich?

Verfasser: Michał Seredziński
2021-06-24
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Wir entscheiden uns für PowerBank! Wie können Sie die Kapazität und Benutzerfreundlichkeit Ihrer Powerbank vergleichen? Was bedeutet die Kapazität einer Powerbank wirklich?

Powerbanks sind Geräte, die in wenigen Jahren große Popularität erlangt haben. Die Hersteller übertreffen sich gegenseitig, indem sie Geräte mit neuen Funktionen ausstatten, ihre Leistung erhöhen, ihre Kapazität erhöhen usw.

Die erwähnte Kapazität der Powerbank ist das Hauptkriterium für Benutzer, nach dem sie Geräte für sich selbst auswählen.

Ist es richtig? Was bedeutet die Kapazität in einer Powerbank wirklich, worauf spielt sie eine Rolle, wie man sie abliest? - schlagen wir im neuesten Artikel vor.

Der grundlegende und oft einzige Parameter, der von den Herstellern von Powerbanks angegeben wird, ist die Kapazität der in sie eingebauten Batterien

Dies ist eine obligatorische Anforderung, da jeder Hersteller verpflichtet ist, die Kapazität des eingebauten Li-Ionen-Akkus bereitzustellen, wenn er in diesen Gerätetyp integriert ist. Dies ist zum m.in durch die Vorschriften über die Sicherheit im Transportwesen, insbesondere im Luftverkehr, vorgeschrieben.

Also kaufen wir eine Powerbank mit eingebautem Akku mit einer Kapazität von 10.000 mAh, während der Akku in unserem Handy 3.300 mAh hat. Wir machen eine mehrtägige Reise in der Überzeugung, dass wir mit unserer Powerbank unser Smartphone 3 Mal vollständig aufladen können... Das wird leider nicht passieren, selbst wenn wir ein zuverlässiges, bewährtes everActive EB-L10K Modell mit einer garantierten Akkukapazität von 10.000 mAh gekauft haben. Warum?

Wie oft kann man ein Telefon mit einem 3300-mAh-Akku mit einer guten 10000-mAh-Powerbank aufladen?

Die überwiegende Mehrheit der Powerbanks verwendet einen wiederaufladbaren Akku oder einen Lithium-Ionen-Li-Ionen-Akku mit einer Nennspannung von 3,7 V.

In unserem Fall deklariert der Hersteller die Verwendung eines 10.000-mAh-Akkus in seiner Powerbank. Der in Milliamperestunden [mAh] ausgedrückte Wert berücksichtigt nicht die Wellenform des Spannungswertes während der Entladung, sondern nur die Zeit, in der er auf einen festgelegten Pegel abfällt, z. B. 3,0 V für einen Li-Ionen-Akku.

Zum Aufladen von Geräten wie Smartphones, Tablets, etc. Es wird ein USB-Anschluss mit einer Spannung von nicht weniger als 5V DC verwendet - diese Spannung ist deutlich höher als die des Akkus in der Powerbank. Daher muss die Spannung umgewandelt (erhöht) werden. Wir zeigen Ihnen, wie Sie ganz einfach selbst abschätzen können, welche Energie und nutzbare Kapazität unsere Powerbank für Geräte haben wird, die 5V zum Laden benötigen.

Wir müssen den Wert der von der Powerbank verfügbaren Energie berechnen

Der Kapazitätswert in mAh/Ah (Milliamperestunden, Amperestunden) multipliziert mit der Spannung V ergibt den bereits geschätzten Energiewert, ausgedrückt in mWh/Wh (Milliwattstunden, Wattstunden).

Im Falle eines 3,7 V 10000 mAh Li-Ionen-Akkus können wir leicht berechnen, wie viel Energie unsere Powerbank theoretisch haben wird: 3,7 V x 10000 mAh = 37000 mWh. Der Energiewert, ausgedrückt in mWh oder Wh (Wattstunden), wird in der Regel auf der Powerbank zusätzlich zur Kapazität in mAh angegeben.
Eine typische 10000 mAh Powerbank kann also 37000 mWh Energie speichern. Dieser Wert kann bereits in eine Einheit mAh Kapazität für eine beliebige Ausgangsspannung umgerechnet werden. 

Unter idealen, verlustfreien Umwandlungsbedingungen, mit einer Spannung von 5V am USB-Ausgang, haben wir: 37000 mWh / 5V = 7400 mAh.
Das Ergebnis von 7400 mAh ist das theoretische Maximum, das unsere Powerbank mit eingebautem 10000 mAh / 3,7V Akku bei einem 5V Ausgang haben könnte. Selbst dieser Wert würde nicht mehr ausreichen, um unser Smartphone mit einem 3300 mAh starken Akku dreimal aufzuladen.
Zudem bringt die Spannungsumwandlung, die in unserer Powerbank stattfindet, einige Verluste mit sich – der Wirkungsgrad des in der Powerbank verbauten Wandlers liegt nie bei 100%.

Ein weiterer Aspekt ist die Effizienz der Geräte

Vor einigen Jahren lag der typische Wirkungsgrad solcher Geräte bei nicht mehr als 80 % (es gab sogar Modelle unter 70 %), was zu einem Ergebnis von 5920 mAh am USB-Ausgang führte (80 % von 37000 mWh geteilt durch 5 V), die von einer typischen 10000 mAh / 37 Wh Powerbank erhalten wurden.

Bei einigen neueren Geräten hat sich der Wirkungsgrad erheblich verbessert - derzeit können die besten Powerbanks einen Wirkungsgrad von 90 % und mehr für typische Lasten aufweisen. Bei einem Wirkungsgrad von 90 % hat unsere Powerbank mit eingebautem 37000 mWh Akku bereits eine effektive Leistung von 33300 mWh, was bedeutet, dass die Kapazität von 6660 mAh dem Benutzer am USB 5V-Ausgang zur Verfügung steht, was über 12 % mehr ist als bei einem weniger effizienten Gerät mit gleicher Kapazität!

Unsere Benchmark-Powerbank everActive EB-L10K ist noch effizienter und bietet unter typischer Last ein noch besseres Ergebnis, das in der Regel über 6750 mAh am USB-5V-Ausgang liegt, was bereits 14 % mehr ist als bei einem gleichwertigen Gerät mit 80 % Wirkungsgrad und der gleichen Kapazität des eingebauten Akkus.

Die Auswirkungen der Quick Charge-Technologie auf die Effizienz des Ladens von einer Powerbank

Auch bei der Verwendung einer hocheffektiven Powerbank müssen wir uns darüber im Klaren sein, dass die am USB-Ausgang erreichte Kapazität bei einer höheren Ausgangsspannung noch geringer ist, wenn wir die Quick Charge-Technologie verwenden - sowohl wenn die Powerbank unter Volllast arbeitet, als auch wenn sie nur verwendet wird, um die Ladung eines anderen Geräts (bei einem sehr niedrigen Ausgangsstrom) aufrechtzuerhalten.

Ein wichtigerer Parameter ist in diesem Fall der typische Wirkungsgrad eines solchen Ladegeräts . Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel akkumulierte Energie, ausgedrückt in der Wh/mWh-Einheit, wir tatsächlich zur Verfügung haben, um unsere Geräte aufzuladen. Ein solcher Wirkungsgrad beträgt nie 100%, aber in den besten Geräten ist die Gesamtenergie, die am Ausgang der Powerbank zur Verfügung steht, nur geringfügig geringer als die des eingebauten Akkus - ein gutes Beispiel ist die bereits erwähnte Energiebank everActive EB-L10K, bei der dem Benutzer am 5V USB-Ausgang bis zu 34040 mWh Energie zur Verfügung stehen, mit einem eingebauten 3,7V / 37000 mWh Akku.

Wie viel dieser Energie und wie viele Milliamperestunden [mAh] werden also tatsächlich in den Akku unserer Telefone und Tablets fließen?

Auf diese Frage gibt es keine eindeutige Antwort, aber wir werden versuchen, sie auch zu erklären.

Wir müssen uns darüber im Klaren sein, dass der gesamte Prozess des Aufladens mobiler Geräte an der Quelle bereits höchst ineffizient ist.

Wie ich bereits geschrieben habe, sind unsere mobilen Geräte, Telefone, Tablets, Webcams, Kameras usw. benötigen zum Aufladen eine Spannung von nicht weniger als 5 V und werden normalerweise von einer Batterie mit einer Nennspannung von 3,7 V gespeist. Bei der Verwendung eines Powerbank-Ladegeräts haben wir zwei Spannungsumwandlungen "on the way". Einfach ausgedrückt handelt es sich um einen Wechsel von 3,7 V auf 5 V (worüber wir oben geschrieben haben) und dann von 5 V zurück auf 3,7 V.

Das Powerbank-Gerät ist so konzipiert, dass die von der eingebauten 3,7-V-Batterie verfügbare Energie so effizient wie möglich auf eine endgerätefreundliche übertragen wird - verfügbar über den 5-V-USB-Ausgang. Hier endet die Aufgabe der Powerbank, und der weitere Prozess und die Effizienz des Ladevorgangs hängen nur von dem Gerät ab, das Sie haben, und der Qualität des verwendeten USB-Kabels.

Wie wir bereits erklärt haben, können wir bei einer guten Powerbank mit einem 10000 mAh / 37000 mWh Akku mit 6750 mAh / 34040 mWh rechnen, die am 5-V-Ausgang verfügbar sind  Leider ist das Aufladen eines typischen Lithium-Ionen-Akkus, der sich in unserem Telefon befindet, in der Regel nicht sehr effektiv, und infolgedessen geht ein großer Teil dieser Energie verloren und wird verschwendet - meistens in Form von Wärme. Diese Verluste häufen sich an, angefangen vom USB-Kabel, den Anschlüssen, der Elektronik in unserem Telefon bis hin zum eingebauten Li-Ionen-Akku, der auch unter idealen Bedingungen nicht verlustfrei auflädt. Um welche Art von Verlusten es sich handelt und wovon sie abhängen, ist ein Thema für einen separaten Artikel, aber sie hängen nicht mehr von unserer Powerbank ab.

Letztlich gehen bei einfachen Geräten, mit typischen Ladesystemen, bis zu ca. 30% der von der Powerbank gelieferten Energie verloren. Bei neueren Handys und Tablets ist der Vorgang effektiver und dort können wir mit einer größeren Anzahl von gelieferten mAh rechnen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir mit einer Marken-Powerbank mit einer Kapazität von 10000 mAh etwa 6700-8000 mAh mit dem Akku unseres Endgeräts versorgen können - aber nur, wenn unser Gerät über einen 3,7-V-Akku verfügt. Der mAh-Wert kann bei verschiedenen Spannungen nicht verglichen werden (wir können immer die Energie in mWh/Wh/kWh vergleichen), und wenn unser Gerät eine 7,4-V-Batterie hätte, wäre die Menge an mAh, die ihm von derselben Powerbank zugeführt wird, halb so hoch.

Um die Frage aus der Einleitung zu beantworten - eine gute 10000 mAh Powerbank sollte unser Telefon mit einem 3300 mAh / 3,7 V Akku mindestens zweimal aufladen. Darüber hinaus konnten wir mit einer weiteren Aufladung von bis zu 40 % rechnen, solange sich der Hersteller unseres Telefons um die hohe Effizienz des Ladevorgangs kümmerte.

Beim Vergleich von Powerbanks untereinander reicht es nicht aus, ihre Kapazität zu vergleichen, wir sollten auch ihre Effizienz oder zumindest die nutzbare Kapazität des USB-Ausgangs vergleichen, wenn der Hersteller diese bereitstellt. Darüber hinaus müssen wir uns darüber im Klaren sein, dass unabhängig von den Fähigkeiten und der Effizienz eines solchen Ladegeräts leider immer ein großer Teil der Energie in unserem aufgeladenen Gerät verschwendet wird.

Wie unser Artikel zeigt, kann es sehr irreführend sein, nur den deklarierten Wert der in die Powerbank eingebauten Batteriekapazität zu vergleichen, zumal nicht alle Hersteller diesen Parameter zuverlässig angeben und ihn auf dem Etikett überbewerten.

Autor: Michał Seredziński

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Powerbanks im.com.pl Store erhältlich

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number of comments: 3
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  • Dobry artykuł, takie wyjaśnienie powinno się znajdować na wszystkich półkach sklepowych, bo generalnie ludzie nie mają pojęcia o technologii litowo-jonowej.Z artykułu wynika też że ustawianie w telefonie wolnego ładowania prądem o napięciu 5V pozwoli na lepsze wykorzystanie pojemności powerbanku niż ustawienie szybkiego ładowania o napięciu 9V i wyższym. Robiąc tak może się okazać, że powerbank osiągnie tylko połowę swojej praktycznej pojemności,a może i mniej. Warto by to przetestować. Ciekawy artykuł i dobrze wytłumaczony.
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    • Niekoniecznie, przy wyjściu 5V power bank uzyska najwięcej mAh, ale już niekoniecznie istotnie więcej mWh - a to od wartości mWh będzie często zależeć faktyczna ilość energii dostarczona do naszego telefonu itp. W szczególności w nowych konstrukcjach power banków z wyjściem USB-C, gdzie ich moc wyjściowa wynosi 65W czy 100W+, lepszą efektywność można uzyskać przy napięciu wyjściowym 9V, czy 12V w stosunku do 5V.
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  • Bardzo pomocny artykuł, dziękuję uprzejmie!
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  • No to teraz wiem o co kamon... a już myślałem że moje powerbanki są oszukane :|)
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