Smartphones in der Sonne Laden – Solarladegeräte

Wenn man ein Smartphone besitzt bemerkt man recht schnell dass ein solches Gerät im gegensatz zu einem klassischen Handy einen enormen Energioehunger besitzt. Kein Wunder, schließlich hält man inzwischen einen komplett ausgereiften Minicomputer in der Hand mit Gigabytegroßen Speichermöglichkeiten und Mehrkern-CPUs, die im Gigahertzbereich getaktet sind. Trotz sehr ausgeklügelter Stromsparmechanismen kommt für jeden Smartphonennutzer irgendwann der Tag, dass dem geliebten Spielzeug irgendwo der Saft ausgeht und man keine Möglichkeit hat, das Gerät nachzuladen. Gerade wenn das im Urlaub am Strand passiert, liegt natürlich der Gedanke nahe, die Sonne zum Nachtanken zu verwenden.

Moderne Smartphones haben die nötige Ladeelektronik für den eigenen Akku integriert. Meist muss man sie nur per USB-Kabel an ein entsprechendes Netzteil anschließen und der Ladevorgang beginnt. Dabei lässt sich meist jede USB-Buchse verwenden, auch beispielweise die eines PCs, um Energie nachzuladen.

Allerdings gibt es da einige Besonderheiten, die man beachten muss, um nicht enttäuscht zu werden.

Limitierung des Ladestroms durch die USB-Spezifikation:

Die USB-Schnittstelle ist genormt und auch die Spannungsversorgung ist spezifiziert. Eine USB-Schnittstelle kann maximal 100mA, eine USB 2.0 Schnittstelle maximal 500mA und eine Buchse nach USB 3.0 Standard maximal 900mA liefern. Diese Spezifikation führt bei vielen Smartphones oft zu Problemen. Viele User haben dann plötzlich Probleme, dass das Smartphone trotz Anschluss an ein Netzteil mehr Strom verbraucht, als es aufnimmt und somit der Ladestand trotzdem abnimmt.

Die meisten Smartphones kennen 2 Lademodi. Der ganz normale Lademodus, der zum Beispiel aktiviert wird, wenn man das mitgelieferte Netzteil benutzt und der mit Ladeströmen von über 1,5 Ampere arbeiten kann. Bei Android-Smartphones kann man beispielsweise diesen Lademodus erkennen, wenn in der Akkuinformation hinter „Akku lädt auf“ der Hinweis „AC“ steht, das bedeutet, dass mit maximaler Stromstärke aufgeladen wird. Dann gibt es noch den zweiten Lademodus, der sich an die USB-Spezifikation hält. Dort beträgt der maximale Ladestrom 500 mA (mir ist bisher noch kein Telefon bekannt, was nach USB 3.0 Spezifikation lädt). Bei Android-Telefonen ist dieser Modus erkennbar, dass in der Akkuinformation statt dem Zusatz „AC“ der Zusatz „USB“ angezeigt wird. Hintergrund dieser Limitierung ist ein Sicherheitsaspekt. Würde ein Smartphone versuchen, mehr als 500mA aus einer USB-Buchse eines PCs zu ziehen, dann könnte das Motherboard im schlimmsten Falle zerstört werden.

Wie erkennt nun das Smartphone, wie es geladen werden kann. Das ist ganz einfach, die Hersteller haben sich eine Kodierung im USB-Kabel einfallen lassen. Bei Android-Telefonen sind dabei die Datenleitungen gebrückt. Die Firma Apple geht da noch einen Schritt weiter und Steuert den maximalen Ladestrom über eine Steuerspannung auf den Datenleitungen. Diese Kodierung der Datenleitungen erfolgt aber meist in den Netzteilen selbst, so dass man immer ein Standard-USB-Kabel anschließen kann und sich keine Gedanken machen muss, ob irgendwo irgend etwas überlastet wird.

So erklärt sich ein oft beobachteter Fehler, bei dem sich viele User beklagen, dass Ihr Handy im Auto bei aktivierter Navigationssoftware trotz anschluss an den Zigarettenanzünder langsam leer wird. Durch die richtige Wahl des passenden Adapters lässt sich das vermeiden

Das richtige Solarladegerät auswählen

Allen Ladegeräten für Smartphones ist eines gemein: Sie haben als Ausgang meist eine USB-Buchse, an der man das Ladekabel des Handys anschließen kann. Leider geben die wenigsten Hersteller an, ob die Buchse höhere Ladeströme Unterstützt oder ob es eine Standard-USB-Buchse ist, bei der das Smartphone nur im Kompatibilitätsmodus lädt. Da ja die Sonneneinstrahlung niemals konstant ist, sie ist ja beispielsweise durch Wolken mal stärker und mal geringer, ergibt sich ohnehin an einem Solarpanel eine ganz unterschiedliche Leistungsabgabe. Die wenigsten Smartphones können damit umgehen. Deshalb empfehle ich unbedingt einen Zwischengeschalteten Akku zur Egalisierung des Ladestroms zu verwenden.

Hier hat man die Wahl: Es gibt Solarladegeräte mit eingebauten Akku, welche sich vor allem durch ihre Kompaktheit auszeichnen. Oder man benutzt ein reines Solarpanel und schließt daran eine Powerbank als Akku an. Dies ist zwar weniger kompakt, aber die Lebensdauer eines Solarpanels liegt meist deutlich über der des Akkus, so dass man im Defektfall auch nicht gezwungen ist, beides auszutauschen.

Ich selbst setze auf die Kombination einer Easy-Acc-Solarzelle mit der größten Lieferbaren Powerbank

Mit der Powerbank kann sich mein Tablet oder Smartphone oder auch beides gleichzeitig bequem nachgeladen werden. Auch wenn man mal in wenig sonnigen Gefilden unterwegs ist, kann die Powerbank an der Steckdose voll geladen werden und man hat unterwegs einen sehr kompakten Energiespeicher bei der Hand.

Wie wählt man nun den richtigen Akku aus? Nun das ist recht einfach: Man kennt ja die Kapazität des Akkus vom eigenen Smartphone, wenn nicht, kann man das einfach auf der Herstellerseite Nachlesen. Aus dem eigenen Nutzungsverhalten weiß man ja auch, wie oft das eigene Smartphone nachgeladen werden muss. Plant man beispielsweise eine 3-Tages-Tour durch die Wildnis und man weiß, dass man sein Telefon mindestens einmal täglich Nachladen muss, dann benötigt man einen Akku mit mindestens der dreifachen Kapazität des Handyakkus.

Bei der Dimensionierung des Solarpanels wird es etwas kniffliger. Es sollte ja zum einen nicht zu groß und zu schwer ausfallen, zum anderen skaliert aber die maximal mögliche Stromausbeute direkt mit der Fläche der Solarzellen. Aber wieder helfen hier die Spezifikationen der verwendeten Geräte weiter:

Mein Smartphone nimmt beim Laden laut Hersteller maximal 2 Ampere Ladestrom auf. Die Spannung am USB-Port beträgt 5 Volt. Das bedeutet bei der Formel Leistung=Spannung*Stromstärke, dass mein Smartphone maximal 5V*2A=10 Watt Leistung aufnimmt. Größere Solarzellen wären also bei optimaler Sonneneinstrahlung überdimensioniert. Die oben empfohlenen Solarzellen liefern diese 10 Watt, man könnte auch etwas größere nehmen, so dass die Leistungsausbeute auch bei trüben Wetter reicht, um das Smartphone zu laden, ich habe mir jedoch die Zellen vor allem für den Strand gekauft und dort bin ich nur bei otimalem Sonnenschein 😉

Auch die Powerbank kann maximal mit einem Ladestrom von 1,5 Ampere geladen werden, was nach der obigen Rechnung eine maximale Leistungsaufnahme von 7,5 Watt bedeutet. Eine größere Solarzelle hätte für mich also keinerlei Vorteil.

Ist das Laden eines Smartphones mit einem Solarladegerät günstiger oder Umweltfreundlicher als über die Steckdose?

Diese Frage lässt sich recht einfach mit etwas Mathematik beantworten. Ich besitze ein Google Nexus 4 Smartphone. Der Akku wird mit einer Kapazität von 2100 Milliamperestunden angegeben. Bei 5 Volt Spannung ergibt sich somit eine Leistungskapazität von etwa 10 Wattstunden. Eine Kilowattstunde, also 1000 Wattstunden kosten momentan beim Energieversorger etwas unter 30 Cent. Wollen wir mal nicht kleinlich sein und sagen zukunftssicher: Die Kilowattstunde kostet 30 Cent, dann kostet mich eine Handyladung 0,3 Cent. Solarzelle und Akku zusammen haben mich etwa 70 Euro gekostet. Für diese 70 Euro könnte ich mein Nexus 4 insgesamt 23333 mal an der Steckdose laden. Wenn ich mein Nexus jeden Tag einmal lade, kann ich für 70 Euro das Nexus 4 insgesamt fast 64 Jahre jeden Tag laden. Zum Kosten sparen lohnt sich so eine Investition also nicht.

Auch Umwelttechnisch dürfte sich so eine Mini-Solarzelle nicht rechnen. Die Stromausbeute ist einfach viel zu gering, als dass man die dem Produktionsaufwand in irgend einer Weise entgegen setzen kann.

Es ergibt sich, wie so oft eher ein deutlicher Bequemlichkeitsgewinn bei der Handhabung der persönlichen Elektronischen Begleiter. Und natürlich darf man auch einen gewissen „Coolness“-Faktor nicht außer acht lassen, wenn man die eigenen elektronischen Helferlein per Solarstrom lädt.

Fazit:

Das Laden des Handys per Solarstrom brimngt weder Kostenersparnis, noch ist es besonders Umweltfreundlich. Es bringt aber eine ganze Menge Komfortgewinn. Und wenn man irgendwo unterwegs ist, wo kein Strom aus der Steckdose verfügbar ist, dann ist die SOnne meistens die einfachste und billigste Methode sich den benötigten Strom für die elektronischen Begleiter selbst herzustellen. Neben der reinen Solarzelle empfielt sich der Einsatz eines Akkus als Speicher, um auch Schlechtwetterzeiten mit wenig Sonne oder die Nacht überbrücken zu können.

Ein Kommentar zu Smartphones in der Sonne Laden – Solarladegeräte

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