Solarpanels und Powerbanks Diese Gadgets liefern Smartphone-Strom für unterwegs

Man ist fernab jeder Steckdose - und der Akku macht schlapp: Für viele Smartphone-Nutzer ist das eine Horrorvorstellung. Solarpanels und Powerbanks sollen Abhilfe schaffen. Das Magazin "c't" hat die Gadgets getestet.

HEISE

Von "c't"-Redakteur Michael Link


Akkus in Smartphones, Tablets oder Kameras geben gespeicherte Energie ab, damit man telefonieren, fotografieren und andere Dinge tun kann. Leider sind moderne Geräte wegen ihrer notorisch schwachbrüstigen Akkus tendenziell Kurzstreckenläufer.

Bei Touren abseits besteckdoster Gebiete oder Autos stoßen selbst die größten Powerbanks an ihre Grenzen. Eine naheliegende Methode zum Nachladen von Geräten und Powerbanks in freier Natur liefern tragbare Solarpanels. Weil der Einstieg in die Stromproduktion schon für kleines Geld möglich ist, spielen sie bei den alternativen Stromversorgungen die Hauptrolle.

Bei allen Methoden muss man Kompromisse eingehen und so richtig wirtschaftlich sind sie nicht. Doch das Gefühl, im schlimmsten Fall seinen eigenen Strom erzeugen zu können, ist kaum zu toppen.

Energie speichern

Egal, welche alternative Stromerzeugungsmethode man bei Wander-, Rad- oder Paddeltouren nutzt: Von der beruhigenden Zuverlässigkeit einer Steckdose muss man sich verabschieden. Während der Outdoor-Etappe können alle alternativen Stromerzeuger ihre Aussetzer haben. Dann funktionieren sie entweder gar nicht oder nur zeitweise oder produzieren nicht genug Energie, um den Bedarf zu decken. Auf dem Rucksack getragen liefern beispielsweise Solarzellen meist zu wenig Strom zum schnellen Aufladen eines Smartphones.

Was kann man tun? Ein Blick auf die Natur hilft: Eichhörnchen sammeln Nüsse und legen Vorräte an. Die gewonnene Energie zwischenzuspeichern ist auch für den Homo electronicus der beste Weg. Statt das Smartphone direkt an das Solarpanel zu hängen, lädt man stattdessen besser eine Powerbank auf, die abends genug Energie gesammelt hat, um Smartphone & Co. zu befüllen.

Solarpanel und Powerbank: Das klingt zunächst nach einem Traumpaar. Dass in dieser Ehe nicht alles eitel Sonnenschein ist, fällt erst im gemeinsamen Alltag auf. Powerbanks mit einem oder mehreren USB-Ladekabel-Anschlüssen gibt es in vielen Kapazitätsklassen: zum einmaligen Nachladen des Smartphones bis hin zum dicken Klotz, der wochenlange Autarkie ermöglicht.

Je mehr Kapazität die Powerbank hat, desto mehr müssen Sie schleppen. Auch hilft "viel" nicht unbedingt viel: Eine 20.000-Milliamperestunden-Powerbank bekommen Sie selbst bei einem optimistisch hoch angesetzten Ladestrom von 2 Ampere an einem Sonnentag nicht voll.

Powerbank betanken

Nun haben Sie zwar die passende Powerbank, doch wie befüllt man sie am besten unterwegs? Das hängt davon ab, was man tun will. Bei einer Radreise könnte man den Nabendynamo zum Laden nutzen, der immerhin bis zu 6 Watt erzeugt. Das geht aber nur bei Tageslicht, denn im Dunkeln oder bei schlechter Sicht wird der erzeugte Strom komplett für die Beleuchtung benötigt.

Bei einer Paddeltour auf einem Fluss bietet sich ein Wasserkraftwerk an, das während der Nachtstunden die Strömung des Flusses nutzt und mit seiner Turbine eine Powerbank lädt. Auf einem See ohne Strömung klappt das wiederum nicht, da wäre das Laden mit dem Solar-Panel besser.

Doch während ein Solarpanel auf dem Wanderrucksack im Sommer eine Powerbank füllen kann, versagt diese Lösung im Winter, weil die auf rund ein Zehntel reduzierte Sonneneinstrahlung zu wenig Energie ernten lässt.

Fotostrecke

4  Bilder
Originelle Stromproduzenten: Nehmen Sie doch ein Wasserkraftwerk mit!

So bringen alle Lösungen ihre speziellen Problemzonen mit. Unterm Strich haben sich Solarpanels etabliert. Auch weil sie sich als Ergänzung für andere Stromquellen eignen: Auf der Radtour lässt man beispielsweise den Nabendynamo tagsüber das Smartphone am Lenker laden. Die Solarzelle auf dem Gepäckträger befüllt dann gelegentlich eine Reserve-Powerbank.

Solarpanels für unterwegs finden sich in unterschiedlichsten Darreichungsformen: als spielkartengroßes Gimmick auf einem Powerpack aufgeklebt, aber auch als klappbares Panel-Pack in Taschenbuch- oder DIN-A4-Größe.

Wir haben einige Modelle über mehrere Wochen ausprobiert: die taschenbuchgroße Klappzelle von Phaesun (6 Watt) und - in der Größe aufsteigend - das Panel Goal Zero Nomad 7 (7 Watt), das Anker Powerport (11 Watt) sowie die 24-Watt-Panels Xtorm Solarbooster und Ravpower.

Mit Ösen, Karabinern oder Gummibändern lassen sie sich jeweils an Rucksäcken, am Fahrrad oder auf dem Boot befestigen. Je nach Größe und Leistungsfähigkeit haben sie zwischen einem und drei USB-Anschlüssen, die praktischerweise meist wettergeschützt sind.

Viele Solarpanels, die eher für Wohnmobile gedacht sind, verfügen noch über 12-Volt-Ausgänge. Andere haben außer USB proprietäre Ladeanschlüsse, etwa das Nomad 7 von Goal Zero. Dessen Lader befüllt vier AA-Nickelmetallhydrid-Akkus und fungiert auch als USB-Powerbank.

HEISE

Größenvergleich

Wie bei den Powerbanks stellt sich auch hier die Frage: Wie groß sollte das Panel sein? Oder besser: Wie klein darf es sein? Während man seinen Verbrauch wie beschrieben einfach kalkulieren kann, sieht es bei der zu erwartenden Energieernte schlechter aus.

Schon bei Anlagen mit stets optimaler Ausrichtung zur Sonne geht man von jahreszeitlichen Schwankungen der Strahlungsleistung der Sonne von 50 bis 1000 Watt pro Quadratmeter aus; in Süddeutschland lässt sich etwa 20 Prozent mehr Sonnenenergie gewinnen als in Norddeutschland.

Unterwegs scheint die Sonne selten mit dem optimalen Winkel aufs Panel. Während sich im Sommer in praller Sonne aus einem 10-Watt-Panel locker 1 Ampere Ladestrom gewinnen lassen, bricht dieser Wert auf wenige Milliampere ein, wenn Wolken den Himmel verdüstern.

Welches praktikabel ist, hängt auch von der Art der Module ab. Dünnschichtmodule geben auch bei relativ ungünstigen Lichtverhältnissen noch Strom ab. Allerdings beträgt ihr Wirkungsgrad insgesamt nur 6 bis 10 Prozent. Sie müssen also größer ausfallen als monokristalline Zellen, die auf bis zu 20 Prozent kommen.

Eine Sonderform der Dünnschichtmodule sind amorphe Zellen, die aufgrund ihrer Biegsamkeit oft an Rucksackmodulen zum Einsatz kommen. Mit Wirkungsgraden zwischen 13 und 15 Prozent sind polykristalline Zellen nicht so potent wie monokristalline, aber billiger. Sie sind an ihrer Eisschollen-Optik zu erkennen.

Als Richtwert sollte man anstreben, dass das Modul einen Ladestrom von 1 bis 1,5 Ampere für die Powerbank liefern kann. Neuere Powerbanks verdauen oftmals sogar mehr als 2 Ampere Ladestrom. Damit fällt schon mal alles heraus, was kleiner ist als ein DIN-A4-Blatt.

Mit 16-Watt-Panels hat man etwas mehr Liefersicherheit bei nicht so gutem Wetter, sowie an den kürzeren Tagen im Frühjahr und Herbst. Zellengrößen von 20 Watt aufwärts könnten für viele Anwendungen wieder zu unhandlich und zu schwer werden.

Wem Größe und Gewicht egal sind, der sollte einfach seinen ermittelten Energiebedarf vervierfachen und erhält so eine Panel-Größe, die fast sorgenfreien Betrieb ermöglicht.

Einige Panels haben Chain-Inputs zum Verketten weiterer Panels
HEISE

Einige Panels haben Chain-Inputs zum Verketten weiterer Panels

Sonne bei die Fische

Es reicht leider nicht, einen Blick aufs Leistungsschildchen des Panels zu werfen. Diese Angaben sind so wenig realistisch wie der vom Hersteller angezeigte Durchschnittsverbrauch von Autos.

Es fängt damit an, dass der Wert keine Dauerleistung, sondern nur eine Spitzenleistung angibt. Und die gilt für Normwerte bei der Sonnenbestrahlung (1000 W/m2), der Temperatur des Panels (25°C), einem festgelegten Maß der Absorption durch die Atmosphäre (AM 1,5) und nur für bestimmte Entnahmespannungen. Ein 10-Watt-Panel erzeugt nur bei idealen Bedingungen diese Leistung - was nicht heißt, dass sie an der USB-Buchse entnehmbar ist.

Bei unseren Versuchen Anfang Juli haben wir bei wolkenlosem Himmel und ungefährer Ausrichtung der Panels auf die Sonne (bei gemessenen etwa 1000 Watt pro Quadratmeter) einige Eckwerte ermittelt, um deutlich zu machen, was bei guten Bedingungen in der Praxis zu erwarten ist. Außerdem probierten wir, wie gut Panels mit Powerbanks zusammenspielen.

Das Ravpower-Panel, das ausgeklappt 84 mal 30 Zentimeter groß ist, produzierte statt der nominellen 24 Watt maximal 19 Watt. Andere Panels gleicher Leistungsangabe schafften bloß 11 Watt. Am USB-Anschluss lieferte das aufgeklappt weniger als halb so große Nomad-7-Panel von Goal Zero knapp 6 Watt, was bei sommerlichem Wetter knapp für den empfohlenen Ladestrom von 1 Ampere reichte. Unter diesen nahezu optimalen Bedingungen lieferte das nur taschenbuchgroße Phaesun-Panel überraschend viel Energie: statt der angegebenen 6 Watt immerhin 4,5 Watt. Im Frühjahr und Herbst, erst recht im Winter, sinken die Energiemengen erheblich, und im Tagesverlauf lassen Wolken und niedriger Sonnenstand die Stromernte schrumpfen.

Bei den Ravpower-Panels stellten wir fest, dass sie bei geringer Sonneneinstrahlung alle USB-Anschlüsse bis auf einen abschalten. Hängen an weiteren Anschlüssen Geräte, werden sie also nicht geladen. Erstaunlicherweise harmonierten Ravpower-Panels nicht gut mit Powerbanks des gleichen Herstellers.

Doch auch ohne Messung enthüllt ein Blick auf die technischen Daten der Zellen manche Ungereimtheit. Das Panel Goal Zero Nomad 28 Plus beispielsweise liefert bei 28 Watt Maximalleistung zwar 2,4 Ampere am einzigen USB-Anschluss, aber das ergibt selbst im besten Fall nur 12 Watt. Nur über den herstellereigenen Rundstecker lässt sich die Maximalleistung entnehmen. Hier müssten Sie also einen proprietären Lader mit einpacken.

Missverständnisse

Unzuverlässige Sonne, optimistische Watt-Angaben - als wenn das nicht genug wäre, verhagelt zudem noch die in rund 90 Prozent der Panels eingebaute Restart-Funktion im Zusammenspiel mit vielen Powerbanks die Energieernte.

Sobald ein Solarpanel nur wenige Milliampere abgibt - etwa weil das Panel gerade im Schatten liegt -, senkt der Lade-Controller im Panel die Spannung des USB-Ausgangs auf weniger als 4,75 Volt, also unterhalb der USB-2.0-Norm. Das verhindert, dass Smartphones am Panel zicken. Erst wenn das Panel wieder genug Strom produziert, schaltet es den USB-Ausgang erneut frei. Für das Smartphone sieht das so aus, als sei das Ladekabel erneut eingestöpselt worden und es lädt wieder.

Das ist erwünscht, solange ein Smartphone am Panel hängt. Doch im Zusammenspiel mit einer Powerbank führt das schnelle Abschalten dazu, dass der Anteil, der unterhalb 4,75 Volt produziert wird, verloren geht. Die Ladestromregelung in der Powerbank begrenzt bei Annäherung an die Ladesschlussspannung ebenfalls den abgenommenen Strom, teilweise auf drei Prozent des anfänglichen Wertes, also knappe 50 Milliampere. Einige Panels schalten bei sehr geringen Strömen auch den USB-Ausgang ab, was die Ernte ebenfalls etwas schmälert.

Bei unseren Versuchen reagierten einige der Laderegler in Powerbanks sehr empfindlich auf Schwankungen an der Ladebuchse. Sie prüften zu Beginn, welchen Ladestrom das Panel liefert, brachen das Laden aber bei Spannungseinbruch zeitweilig ab. Schlimmer ist es, dass einige Powerbanks selbst dann keinen höheren Strom mehr aufnehmen, wenn die Sonne wieder hinter den Wolken hervorkommt. Hier half im Test nur das Aus- und Wiedereinstöpseln der Ladekabel. Wer will das schon ständig machen?

Überhaupt: Je nach verwendetem Ladekabel zapften ein und dieselbe Powerbank unterschiedlich hohe Ladeströme aus dem Solarpanel ab - schlecht, wenn man deswegen die knappen Zeiten, in denen das Panel Ströme von 1 Ampere und mehr liefert, nicht ausnutzen kann. Leider sieht man das den Kabeln nicht an. Bei unseren Tests kristallisierte sich heraus, dass die meisten beiliegenden Kabel gut waren.

Mobile Panels sind tendenziell weniger effizient als ihre fest montierten Pendants. Ihnen fehlt fast immer ein sogenannter MPPT-Laderegler. Er zapft Energie im optimalen Arbeitspunkt des Panels ab. Die höchste Leistung, also das Produkt aus Zellenspannung und produziertem Strom, liefern Panels nicht bei 5 Volt, sondern bei höheren Spannungen. Immerhin gibt es MPPT-Regler zum Nachrüsten, etwa die Selbstbaulösung, die Elektra Wagenrad für Panels an autark betriebenen Freifunk-Routern vorgestellt hat.

Fazit

Wer auf Touren wenigstens alle paar Tage in die Nähe einer Steckdose kommt, bleibt besser bei Powerbanks und packt vielleicht sogar gleich mehrere ein. Sie sind bis auf wenige Ausnahmen auch mit hohen Kapazitäten billiger, kompakter und leichter als Solar-Panels, Wasserkraftwerke und Brennstoffzellen-Combos.

Wer autark sein will oder muss, braucht bei freundlichem Sommerwetter für einen anzustrebenden Ladestrom von etwa 1 Ampere wenigstens ein 10-Watt-Panel und etwas Mut zur Lücke.



insgesamt 16 Beiträge
Alle Kommentare öffnen
Seite 1
Nonvaio01 31.08.2017
1. ehrlich
wem paasiert das den noch? Ein USB kabel hat man fast immerdabei. Im Zug und Bus kann man das locker anschliessen und laden. Die meisten haben schnell lade function da ist das teil in 30min eh voll. Ein halbwegs normales Handy hat eine leistung von mindestens 1Tag, ausser Samsung die sind immer ruck zuck alle. Mein Handy war noch nie unterwegs alle.
coroona 31.08.2017
2.
Zitat von Nonvaio01wem paasiert das den noch? Ein USB kabel hat man fast immerdabei. Im Zug und Bus kann man das locker anschliessen und laden. Die meisten haben schnell lade function da ist das teil in 30min eh voll. Ein halbwegs normales Handy hat eine leistung von mindestens 1Tag, ausser Samsung die sind immer ruck zuck alle. Mein Handy war noch nie unterwegs alle.
Ersten Satz des Artikels nicht gelesen? "Man ist fernab jeder Steckdose - und der Akku macht schlapp....". Wenn sie in Bus & Bahn Strom haben, sind sie wohl nicht fernab jeder Steckdose.
iimzip 31.08.2017
3. Jetzt fehlt aber noch
...der Hinweis, dass eine 10.000-Powerbank irgendwas zwischen 3000 und 7000 mAh liefert. Man sehe sich mal entsprechende Teste an.
01099 31.08.2017
4.
Überall wird davor gewarnt, immer und überall erreichbar zu sein, und was macht die Krone der Schöpfung, die mutigt genug ist, sich ihres Verstandes zu bedienen? Ist immer und überall erreichbar, damit das mediale Geblubber nie verstummt und den Homo sapiens irgendwann in die Überforderung treibt. Uns ist nicht mehr zu helfen.
Nonvaio01 31.08.2017
5. aber
Zitat von coroonaErsten Satz des Artikels nicht gelesen? "Man ist fernab jeder Steckdose - und der Akku macht schlapp....". Wenn sie in Bus & Bahn Strom haben, sind sie wohl nicht fernab jeder Steckdose.
bevor man fern ab von jeder zivilisation ist, durchquesrt man die zivilisation, "auf einmal " ist der akku leer ist kein argument mehr heutzutage. Wer sein akku an einem tag leer powered, der schaut auch auf die batterie anzeige, wenn ich Weiss ich gege in die pampas, lade ich das teil vorher auf, egal wo.
Alle Kommentare öffnen
Seite 1

© SPIEGEL ONLINE 2017
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung


TOP
Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.