So etwas wünschte man sich natürlich auch für sein Elektroauto und oft hört man tatsächlich die Frage, warum E-Mobile keine Solarmodule auf dem Dach haben. Die Antwort ist eigentlich ganz einfach: Vielleicht könnten PV-Module auf der Fläche eines Autos ja im Idealfall 300 Watt Leistung liefern, aber das würde nicht einmal den Verbrauch der Klimatisierung ausgleichen, vom Antrieb des Fahrzeugs mal ganz zu schweigen. Für das Laden der Fahrakkus braucht man allermindestens das Zehnfache an Leistung, und wenn es schnell gehen soll, sogar eher das Hunderfache.
Kleine Ladetechnik
Doch nicht nur die Elektrofahrzeuge, auch die kleinen Brüder und Schwestern ohne Räder benötigen natürlich Strom, zum Beispiel, um uns während der Ladepause die Zeit zu vertreiben oder um die Ladesäule für das Auto überhaupt erst einmal finden zu können. Mit Akkukapazitäten zwischen etwa 5 und 50 Wattstunden (Wh) spielen Smartphones und Tablets naturgemäß in einer ganz anderen Liga. Die Akkus der aktuellen Elektroautos haben rund 400 bis 4000 mal mehr Leistung, so dass das Laden der mobilen Geräte am USB-Anschluss des Autos keine nennenswerte Rolle für die Reichweite spielt. Trotzdem macht man sich doch hin und wieder auch in diesem Zusammenhang Gedanken darüber, ob die mobilen Helferlein nicht auch aus anderen Quellen ihren Strom beziehen könnten.
Kürzlich fragte mich ein Freund nach so einer Möglichkeit, sein Smartphone während einer Segelreise auch ohne Netzanschluss laden zu können. Wenn das Boot unter Segel läuft, sind ja in der Regel keine Generatoren in Betrieb, so dass der Strom für die wichtigen Navigationsgeräte, den Funk und im Notfall sogar für die Lenzpumpe aus den Bordbatterien bezogen werden muss und dafür sicherheitshalber reserviert bleibt.
Das brachte mich dazu, den Markt für solarbetriebene Lademöglichkeiten mal etwas näher zu betrachten. Einige ganz interessante Produkte kamen dabei ans Sonnenlicht und sollen hier einmal vorgestellt werden.
Waka, Waka!
Das kommt vielen vielleicht bekannt vor: Zur WM in Südafrika hieß so nämlich der offizielle Song von Shakira. „Waka, Waka!“ ist Swahili und bedeutet so viel wie „Scheine hell!“. Unter dem Produktnamen „Waka Waka Power+“ findet man aber ebenfalls ein, wie ich finde, einmaliges Solarladegerät eines niederländischen Herstellers. Darin sind drei Funktionen kombiniert: Das Laden eines integrierten Akkus über das leistungsfähige Solarmodul (oder notfalls auch über ein Ladegerät), zwei kräftige LEDs zur Beleuchtung in vier Leistungsstufen und ein USB-Port zum Anschuss und zum Aufladen von z. B. Smartphones.
Das gleiche können zwar auch einige andere Produkte auf dem Markt, beim Kauf eines Waka-Waka verspricht der Hersteller jedoch, ein weiteres Gerät an ein Projekt in schlecht mit Strom versorgten Gebieten zu spenden. Die Projekte sind weltweit verteilt und so erhalten afrikanische Schulkinder und ihre Familien dadurch ebenso Licht und eine Möglichkeit ihr Handy aufzuladen, wie Flüchtlinge in diversen Lagern oder andere Menschen, die zum Beispiel durch Naturkatastrophen von Licht und Strom abgeschnitten sind. Im Frühling 2015 gingen alle gespendeten Waka-Wakas nach Nepal, um dort den Erdbebenopfern zu helfen. Übicherweise kann man sonst selbst das bevorzugte Projekt bestimmen, das den gespendeten Waka-Waka erhalten soll.
Das Gerät funktioniert sehr gut und dank seines durchdachten, robusten Designs und den hochwertigen Bauteilen ist es in vielen Bereichen gut einsetzbar. Das Solarmodul kann bei Sonnenschein den Akku in ein bis zwei Tagen komplett füllen. Ein übliches Smartphone lässt sich dann mit der gespeicherten Energie vollständig aufladen und es bleibt sogar noch Energie für die LED-Beleuchtung übrig. Bei vollem Akku liefert das „Waka Waka Power+“ Licht für bis zu 150 Stunden.
Weitere technische Daten sind:
1630 mAh bei 5V (= 2200 mAh bei 3,7 V) entsprechend 8,1 Wh
Leistung des Solarmoduls 5 V / 210 mA (1,05 W)
200g Gewicht, Abmessungen 121 x 78 x 17 mm
Fläche bringt Power
Wer allerdings in unseren Breiten auch an bewölkten Tagen ausreichend Ladung für den täglichen Bedarf produzieren möchte, braucht ein Solarmodul, das auf größerer Fläche Licht in Strom umwandeln kann.
Ein großer Bruder des Waka-Waka ist da zum Beispiel der Lava Solar Charger von XTorm, der mit 6000mAh (22,2Wh) genug Saft für mehrere Aufladungen von Smartphones oder sogar von kleinen Tablets liefern kann. Um den eigenen Akku adäquat zu befüllen, stehen nach dem Aufklappen des gegen Spritzwasser geschützten Gehäuses insgesamt 20 Segmente der guten SunPower Solarmodule mit insgesamt über 3 Watt Leistung zur Verfügung. Bei direktem Sonnenlicht sollen 11 bis 13 Stunden für eine komplette Ladung ausreichen.
Zum Anschluss der Geräte stehen ein integriertes Mini-USB-Kabel und zwei USB-Buchsen mit 1A und 2A maximalem Ladestrom zur Verfügung. Über ein weiteres integriertes USB-Kabel kann der Akku des Lava Solar Charger auch mal an anderen Stromquellen aufgeladen werden.
Für Reisende in Nordeuropa ist er also für die Versorgung eines Smartphones recht gut geeignet, kann man doch auch mal einige dunklere Tage lang daran Strom saugen, bevor die Sonne wieder lange und stark genug für eine komplette Aufladung scheint. Abmessungen und Gewicht sind auch für einen Wanderer mit Rucksack noch ok.
Kritik habe ich nur in Hinsicht auf einen kleinen Designmangel: So ist das Gehäuse zwar robust und mit Gummi umhüllt, beim Laden liegt jedoch das kleine Display direkt auf dem Untergrund und zerkratzt daher leicht. Ein paar Gummifüße oder ein etwas versenkt angebrachtes Display wären eine bessere Lösung.
Mini-PV-Anlagen
Benötigt man noch mehr Leistung beim Solarmodul und mehr Kapazität beim Akku, wird man auf eine Kombination von zwei separaten Geräten ausweichen müssen. Im Angebot findet man eine breit gefächerte Auswahl von Outdoor-Solarpanelen zum Ausklappen, die sich zum Einsatz beim Camping, am Rucksack beim Wandern oder sogar für Expeditionscamps eignen. Grundsätzlich unterscheiden sie sich in Fläche und Anschlussart. Der Hersteller Goal Zero verwendet zum Beispiel einen Solar-Steckertyp, der das Zusammenschalten mehrerer Panels erlaubt. Das erhöht die Leistung nach Bedarf und macht es möglich, sogenannte Solargeneratoren damit zu versorgen. Das sind Powerpacks mit hoher Akku-Kapazität und Ausgängen für verschiedene Spannungen und Stromarten: Von USB mit 5V oder Autostecker mit 12V DC bis hin zu 230V Wechselspannung.
Für den eingangs genannten Zweck, nämlich die einfache Versorgung von Smartphones und Pads halte ich jedoch Solarpanele mit USB-Anschlüssen in Verbindung mit Akkupacks für geeigneter, die dieselben Steckverbindungen verwenden. Man spart sich spezielle Kabel und kann bei Bedarf auch einmal die 230V-Ladestecker der mobilen Geräte direkt zum Aufladen der Akkupacks nutzen.
Da nicht immer und überall ideale Wetterbedingungen für Photovoltaik herrschen, habe ich mich für ein faltbares Xtorm SolarBooster Panel mit vier Flächen entschieden, das damit theoretisch bis zu 24 Watt leisten kann. In der Praxis und durch die USB-Verbindungen begrenzt können höchstens zweimal 2A Gleichstrom bei 5V Spannung fließen. Ohnehin ist es ja so, dass in unseren Breiten selbst mittags im Hochsommer nie die maximale Leistung der Solarmodule erreicht werden kann. Aus diesem Grund sind größere Flächen sinnvoll und oft Voraussetzung, um die benötigte Energie zu erhalten. Dasselbe Gerät gibt es auch mit nur zwei Flächen und dann mit 12 Watt Nennleistung. Beide Modelle verwenden SunPower-Solarmodule.
In einer Tasche auf der Rückseite des Panels finden Zubehör und Akkupacks Platz, die hinsichtlich ihrer Kapazität auch zum Panel passend ausgewählt werden sollten. Nur dann lässt sich einerseits die jeweils zur Verfügung stehende Sonnenstrahlung möglichst gut ausnutzen und die vorhandenen Geräte ausreichend mit Energie versorgen.
Ein Rechenbeispiel zur Planung: Nach einem Tag ist der Akkustand meines iPhones auf etwa 50% gesunken, desgleichen bei meinem iPad mini. Zum Aufladen in der Nacht würden also etwa 2000mAh (bezogen auf 3,7V Akkuspannumg) aus dem Akkupack benötigt. Das könnte selbst das Waka-Waka zwar knapp leisten, wäre aber am Ende des nächsten Tages sogar bei günstiger Sonneneinstrahlung vermutlich nicht wieder voll geladen. Besser passen würde für diesen Zweck der Lava Solar Charger, der mit 6000mAh auch mehrere Tage lang Kapazität zum Laden hätte und dennoch an einem Sonnentag mit seinem integrierten Panel wieder aufgeladen werden könnte.
Rechnet man noch einmal rund 6000mAh für die mobilen Geräte der Familienangehörigen hinzu, ist das wiederum zu knapp. Ein Akkupack mit 15.000mAh, das tagsüber mit dem großen SolarBooster Panel aufgeladen wird, reicht da an im Sommer gerade so aus. In der Praxis kommen ja noch einige Faktoren hinzu, die die Ausbeute an Sonnenschein schmälern. Erst einmal gibt es natürlich Bewölkung und dann hat man nicht immer Gelegenheit und Zeit, das Panel ohne Verlustgefahr irgendwo auszulegen.
Meine Erfahrung ist daher die, dass man sich mit einem großen Panel und ggf. mehreren Akkupacks am besten auf die unterschiedlichen Situationen einstellen kann. Mitunter sind zwar bereits am Mittag alle Akkus voll, aber dafür reicht die Ladeleistung auch an bewölkten Tagen noch aus. Bei Bedarf und blauem Himmel kann man Smartphones und Tablets sogar direkt anschließen, was noch effizienter ist, aber natürlich auch mehr Aufmerksamkeit benötigt. Schließlich vertragen die genannten Geräte weder direktes Sonnenlicht noch plötzliche Regenschauer besonders gut, von der Verlustgefahr mal ganz zu schweigen. Dagegen sind die Panels robust und die Akkupacks in der Tasche recht gut vor einem Schauer geschützt.
Watt ihr Volt
Noch ein letztes Wort zu den Akkupacks. Ich verwende derzeit eine Xtorm Power Bank Go mit 4000mAh, die beim Panel dabei war, und eine zusätzliche Xtorm Power Bank Free mit 15000mAh. Beide Packs haben mir vom robusten Design her gut gefallen und vor allem von der Möglichkeit her, über ihr integriertes USB-Kabel mit maximal 2A geladen zu werden.
Das ist bei billigen Akkupacks übrigens oft nicht der Fall und so können sie mitunter nur mit dem USB-Standard von 500mA bei 5V aufladen, was entsprechend lange dauert und die vom Panel gegebenenfalls gelieferte Leistung nicht ausnutzt.
Apropos ausnutzen: Die 4000mAh oder 15000mAh kommen in der Praxis nicht in vollem Umfang auch im Endgerät an. Natürlich gehen beim Laden des Geräteakkus aus dem Akkupack einige Prozent der Leistung verloren. Und dann sind die Angaben auch immer gern auf die Akkuspannung von 3,7V bezogen. Rechnet man mit der USB-Ladespannung von 5V werden aus 4000mAh gleich mal nur 2960mAh und aus 15000 entsprechend 11100. Besser vergleichbar ist die Einheit Wattstunde (Wh), die sich aus der Multiplikation von Akkukapazität in Milliamperestunden (mAh) und der Spannung in Volt (V) ergibt. Für die genannten Akkupacks sind das also 14,8Wh und 55Wh.
Das große Panel liefert zum Vergleich an einem typischen Tag insgesamt um die 60Wh Strom. Bei optimalen Bedingungen wird das große Akkupack also an einem der 10 Watt Anschlüsse innerhalb von sechs bis sieben Stunden voll. Und ein iPad mini verfügt zum Beispiel über einen Akku mit 16,7Wh, ein iPhone 5S über einen mit 5,8Wh. Zwei iPad mini und drei iPhones werden also auch aus dem großen Akkupack wegen der Verluste beim „umpumpen“ dennoch nicht komplett voll.
Noch ein Grund für Irritation: Auch die kleinen blauen LEDs sind bezüglich der vorhandenen Kapazität nicht sehr verlässlich, besonders beim großen Akkupack. Unbelastet leuchten zum Beispiel drei der Lichter, was 75% bedeuten sollte. Nach dem Anschluss eines Gerätes geht dann aber schon einmal die dritte LED aus und schnell wird klar, dass wesentlich weniger im Akku war, als angezeigt.
Ein genauere Anzeige des Akkustands wäre also schöner. Aber nach kurzer Eingewöhnungszeit ist es eigentlich kein Problem mehr, die verbleibende Energiemenge einzuschätzen. Seit einigen Monaten klappt das jetzt schon ganz prima ohne Netzanschluss und mit persönlichem kleinen Sonnenkraftwerk. Und den eigenen Strom gewinnen und verwenden zu können, ist schon ein ziemlich gutes Gefühl.
Eine kurze Ergänzung (Juni 2016)
Wer einen Balkon oder eine Terrasse in Sonnenlage besitzt, kann dort sogar Strom für sein Hausnetz produzieren: Das clevere Solarpanel „simon“ der homemade.energy GmbH aus Wien ist dazu geeignet, den Verbrauch am Zähler um bis zu 150 Watt zu reduzieren. Es wird dafür an geeigneter Stelle aufgehängt oder aufgestellt und ganz einfach mit einer Schukosteckdose verbunden.
Fällt nun ausreichend Licht auf die monokristallinen Zellen, dann erzeugt das Panel Wechselstrom, der in das Hausnetz abgegeben wird. Wer zum Beispiel Internetrouter, Faxgerät, Telefonanlage oder andere ständig eingeschaltete Geräte betreibt, der kann seinen Dauerverbrauch auf diese Weise mit „simon“ senken oder sogar ausgleichen. Der Hausanschluss mit dem Stromzähler liefert dann entsprechend weniger Strom und das eigene kleine Sonnenkraftwerk trägt einen Teil zur Versorgung bei.
Energie in Form von Strom selbst zu „ernten“ ist mit diesen Produkten also auch für Menschen möglich, die keine eigenen Dachflächen für eine PV-Anlage zur Verfügung haben. Ein wenig Platz an der Sonne reicht dafür schon aus.