Wie hoch ist die Tatsächliche Kapazität einer Powerbank?

Wissen Sie, wie oft Sie Ihr Smartphone mit einer Powerbank aufladen können? Und wissen Sie, wie viele Aufladungen 10000 oder 20000 mAh entsprechen?

Wer wissen möchte, wie viele Aufladungen des Smartphones mit einer Powerbank möglich sind, begeht häufig den Fehler, die Kapazitäten beider Geräte zu teilen. Das heißt:

Anzahl der Aufladungen = Powerbank-Kapazität (mAh) / Smartphone-Kapazität (mAh)

Wie viele Aufladungen wären möglich, wenn du beispielsweise ein Smartphone mit einem 2500 mAh Akku hast und eine Powerbank mit 10000 mAh kaufen möchtest?

Wenn wir die obige Formel anwenden, erhalten wir 4 volle Aufladungen:

Anzahl der Aufladungen = 10000 mAh / 2500 mAh = 4 Aufladungen

FALSCH!

Leider ist diese Berechnung falsch, da sich die 10000mAh der Powerbank auf die Kapazität ihres internen Akkus beziehen.

Ein realistischeres Ergebnis wäre die Verwendung der echten Kapazität, die am USB-Ausgang der Powerbank angegeben wird:

Anzahl der Aufladungen = Echte Kapazität der Powerbank / Kapazität des Smartphones

Wenn wir davon ausgehen, dass die tatsächliche Kapazität 6000 mAh beträgt, würden wir 2 volle Aufladungen unseres Smartphones erhalten:

Anzahl der Aufladungen = 6000 mAh / 2400 mAh = 2,5 Aufladungen

Obwohl diese zweite Formel technisch immer noch falsch ist (Kapazitäten werden auf unterschiedliche Spannungen aufgeteilt), wollen wir dir auf einfache Weise zeigen, dass die Anzahl der Aufladungen viel geringer ist als erwartet, obwohl die Powerbank über eine Kapazität von 10.000 mAh verfügt.

Das ist das Hauptproblem, das viele Amazon-Nutzer beim Kauf einer Powerbank haben:
customer reviews amazon power bank

Im folgenden Artikel erklären wir dir ausführlich, wie du die tatsächliche Kapazität und die Anzahl der Aufladungen einer Powerbank für ein beliebiges Gerät und für verschiedene Ladespannungen berechnen kannst.

Der Inhalt dieses Artikels ist etwas technisch und kompliziert. Wir haben dennoch versucht, ihn für jeden ohne Vorkenntnisse möglichst verständlich zu gestalten.

Nachdem du ihn gelesen hast, wirst du ein wahrer Powerbank-Experte sein!

Bestandteile einer Powerbank

Zunächst gilt es, die 2 wichtigsten Bestandteile einer Powerbank zu kennen:

  • Ein aufladbarer Akku mit einer bestimmten Kapazität (mAh) und Nennspannung (V).
  • Eine Stromkreis, der den Lade- und Entladevorgang des Akkus steuert und auch andere wichtige Funktionen wie Überspannungsschutz, Tiefentladung, Temperaturkontrolle usw kontrolliert.

Wie wir später sehen werden, hängt die tatsächliche Kapazität einer Powerbank von der Qualität beider Komponenten ab.

Kapazität und Nennspannung des Akkus

Der Akku einer Powerbank besteht aus Lithium-Ionen (Li-Ion) oder Lithium-Polymer (LiPo) Zellen.

Normalerweise werden Zellen mit einer Nennspannung von 3,7 Volt (V) und einer Kapazität von 1500 bis 5000 Milliamperestunden (mAh) verwendet. Wir finden aber auch Zellen mit anderen Spannungen auf dem Markt wie zum Beispiel 3,6V, 3,8V oder 3,85V.

Darüber hinaus kann dieser Akku aus einer einzelnen Zelle oder mehreren miteinander verbundenen Zellen bestehen:

Eine Zelle

Wenn der Powerbank-Akku aus einer einzelnen Zelle besteht, sind seine Kapazität und Nennspannung die gleiche wie die der Zelle selbst.

Powerbank mit 5000 mAh Kapazität bestehend aus einer einzelnen 5000 mAh 3,7 V LiPo-Zelle
Mehrere Zellen

Wenn der Powerbank-Akku aus mehreren Zellen besteht, hängen seine Kapazität und Nennspannung von der individuellen Kapazität und Spannung von allen Zellen sowie von der verwendeten Konfiguration (Reihen– oder Parallelschaltung) ab, um alle Zellen zwischen zu verbinden.

In der Regel verwendet ein Powerbank-Akku parallel geschaltete Zellen mit gleicher Kapazität und Nennspannung.

Bei einer Parallelschaltung entspricht die Akku-Spannung der Powerbank der Zellspannung und seine Kapazität ist die Summe der Einzelkapazitäten jeder der angeschlossenen Zellen.

Parallel geschaltete Li-Ion-Zellen

Im obigen Bild sehen wir ein Beispiel, bei dem 4 Lithium-Ionen-Zellen (Li-Ion) von 3,6 V und 3400 mAh parallel geschaltet wurden, was zu einem Akku mit einer Kapazität von 13600 mAh und einer Spannung von 3,6 V führt.

Wenn wir also eine Powerbank herstellen möchten, in der 3400mAh- und 3,6V-Zellen parallel geschaltet verwendet werden, hat der Akku eine Spannung von 3,6V und seine Kapazität hängt von der Anzahl der verwendeten Zellen ab:

  • 1 Zelle: 3400 mAh/3,6V
  • 2 Zellen: 6800 mAh/3,6V (2 x 3400 mAh)
  • 3 Zellen: 10200 mAh/3,6V (3 x 3400 mAh)
  • 6 Zellen: 20400 mAh/3,6V (6 x 3400 mAh)
  • 8 Zellen: 27200 mAh/3,6V (8 x 3400 mAh)
Powerbank mit 27200mAh bestehend aus 8 Li-Ion Zellen mit je 3400mAh und 3,6V

Wenn du also von nun an die Kapazität einer Powerbank siehst, denke daran, dass diese sich auf die Kapazität des internen Akkus bezieht!

Spannung des USB-Anschlusses

Wir haben bereits gesehen, dass eine Powerbank aus einem internen Akku mit einer bestimmten Kapazität (mAh) und einer Nennspannung (V) besteht, die im Allgemeinen normalerweise 3,7 Volt (V) beträgt.

Beim Laden eines Geräts mit einer Powerbank müssen wir jedoch wissen, dass der USB-Ausgang jeder Powerbank mit einer Standardspannung von 5 V arbeitet.

Ladespannung = Ausgangsspannung der Powerbank = Eingangsspannung des Geräts

Diese Spannung kann sogar noch höher sein (9V, 12V oder 20V), wenn sowohl das angeschlossene Gerät als auch die Powerbank mit Schnellladeprotokollen wie Quick Charge (QC) oder Power Delivery (PD) kompatibel sind.

Dieser Unterschied zwischen der Akku-Spannung und der Ausgangsspannung der Powerbank ist der Grund, warum sich die Kapazität einer Powerbank in ihrem USB-Ausgangsanschluss von der Kapazität ihres internen Akkus unterscheidet.

Zum Beispiel hätte eine Powerbank mit 10000 mAh eine Kapazität von 7400 mAh in ihrem USB-Ausgang bei einer Ladespannung von 5 V.

Zusammenfassung

In diesem Abschnitt haben wir Folgendes erfahren:

  1. Eine Powerbank besteht aus einem internen Akku (bestehend aus einer oder mehreren Li-Ion- oder Lipo-Zellen) und einem Stromkreis.
  2. Die auf einer Powerbank angegebene Kapazität entspricht der Kapazität ihres internen Akkus und unterscheidet sich von der am Ausgang verfügbaren Kapazität.

So berechnest du die tatsächliche Kapazität einer Powerbank

Als nächstes sehen wir eine Schritt-für-Schritt-Methode zur Berechnung der tatsächlichen Kapazität einer Powerbank für jede Ladungsspannung (oder Ausgangsspannung).

Um die theoretischen Konzepte besser zu verinnerlichen, wird jeder Abschnitt außerdem von einem praktischen Beispiel begleitet, das die realen Daten einer 10000-mAh-Powerbank der Marke Ugreen (Modell PB178) verwendet:

Die Daten, die uns bei diesem Modell interessieren, sind die Kapazität (mAh) und die Spannung (V) des Akkus:

  • Battery Capacity: 10000mAh 3,85V

Später werden wir auch erklären, was die Nennkapazitätsdaten bedeuten, die einige Hersteller in die Spezifikationen einer Powerbank aufnehmen.

Gespeicherte Energie

Wie wir wissen, ist eine Powerbank ein elektronisches Gerät, das Energie in einem internen Akku speichert, um sie später auf den Akku anderer Geräte zu übertragen.

Diese Energie wird in Wattstunden (Wh) gemessen und durch Multiplikation der Kapazität (mAh) mit der Nennspannung (V) des internen Akkus berechnet:

Gespeicherte Energie (Wh) = [Akku-Kapazität (mAh) x Nennspannung des Akkus (V)] / 1000

Beispiel 1: So berechnest du die in einer Powerbank gespeicherte Energie

Die Powerbank im Bild hat einen Akku mit einer Kapazität von 10.000 mAh und einer Nennspannung von 3,85 V. Um herauszufinden, wie viel Energie sie speichert, wenden wir die vorherige Formel an:

In der Powerbank gespeicherte Energie = 10000 mAh x 3,85V = 38500 mWh / 1000 = 38,5 Wh

Wir sehen, dass unsere Powerbank 38,5 Wattstunden (Wh) Energie speichert, mit der wir den Akku anderer Geräte aufladen können.

Spannungsumwandlung

Beim Aufladen eines Gerätes erhöht die elektronische Schaltung einer Powerbank die Nennspannung des Akkus (zB 3,7V) auf die Spannung des USB-Anschlusses (5V Standardspannung).

Wenn wir davon ausgehen, dass die Spannungsumwandlung (von 3,7 V auf 5 V) ein idealer Prozess war, also ohne Energieverluste, sollte die gesamte im Akku der Powerbank gespeicherte Energie vollständig auf ihren USB-Ausgang übertragen werden.

Daher können wir die Folgendes annehmen:

In der Powerbank gespeicherte Energie = Ausgangsenergie der Powerbank

Wir werden diese Annahme in Kapazität und Spannung zerlegen:

Akkukapazität (mAh) x Nennspannung des Akkus (V) = Ausgangskapazität (mAh) x Ladungsspannung (V)

Aus der obigen Gleichung kennen wir alle Variablen außer der Kapazität am Ausgangsport.

Wenn wir diese Variable löschen, erhalten wir eine erste Näherung, um die tatsächliche Kapazität am Ausgang einer Powerbank entsprechend der Spannung zu kennen, mit der das Gerät geladen wird (5V ist die Standardspannung):

Ausgangskapazität (mAh) = [Akku-Kapazität (mAh) x Nennspannung des Akkus (V) ] / Ladungsspannung (V)

Beispiel 2: Berechnung der realen Kapazität (ideal)

Wenden wir diese Formel mit den Daten unserer Powerbank (10.000 mAh und 3,85 V) an, erhalten wir bei einer Ladespannung von 5V eine Kapazität von 7700 mAh im Ausgangsport:

Ausgangskapazität = (10000 mAh x 3,85 V) / 5 V = 7700 mAh

Darüber hinaus können wir feststellen, dass, obwohl die Kapazitäten unterschiedlich sind (10000mAh und 7700mAh), am Eingang (Akku) und am Ausgang (USB-Anschluss) der Powerbank Energie gespart wird, da wir berücksichtigt haben, dass der Spannungsumwandlungsprozess während des Ladens von ein Gerät ideal ist (ohne Energieverluste):

10000 mAh x 3,85 V = 38500 mWh = 7700 mAh x 5 V

Energieeffizienz

Bisher haben wir die tatsächliche Kapazität einer Powerbank an ihrem Ausgangsport berechnet, und das mit der Annahme, dass sie 100% der in ihrem Akku gespeicherten Energie liefern kann.

Leider gilt die im vorherigen Abschnitt definierte Formel im wirklichen Leben aber nicht:

Gespeicherte Energie Powerbank Ausgangsleistung Powerbank FALSCH!

Die Energie am Ausgang einer Powerbank ist IMMER geringer als die gespeicherte Energie und die gelieferte Menge hängt von der Qualität folgender beiden Komponenten ab:

Akku

Wenn der verwendete Akku von schlechter Qualität ist, hat dieser nach einigen Lade-/Entladezyklen der Powerbank einen Teil seiner Kapazität verloren.

Folglich steht der Powerbank weniger Energie zur Verfügung, um ein Gerät zu versorgen.

Elektronische Schaltung

Während der Spannungsumwandlung durch die elektronische Schaltung der Powerbank geht ein Teil der in Ihrem Akku gespeicherten Energie in Form von Wärme verloren (Joule heating).

Je ineffizienter die elektronische Schaltung ist, desto mehr Energie geht daher verloren und der Powerbank steht daher weniger Energie zur Verfügung, um ein Gerät zu versorgen.

Wir können die Energieeffizienz beim Entladen einer Powerbank als das Verhältnis zwischen der in ihrem USB-Ausgang gelieferten Energie und der in ihrem Akku gespeicherten Energie definieren:

Energieeffizienz Powerbank (%) = 100 x (Ausgangsenergie / Gespeicherte Energie)

Es sollte klar sein, dass die Energieeffizienz einer Powerbank nie 100% betragen wird:

Selbst wenn wir eine neue Powerbank kaufen und deren Akku in einwandfreiem Zustand ist, kommt es immer zu einem Energieverlust aufgrund des Spannungsumwandlungsprozesses, der von der elektronischen Schaltung der Powerbank zum Laden eines Geräts durchgeführt wird.

Dieser Energieverlust wird je nach Qualität der elektronischen Schaltung größer oder kleiner sein.

Beispiel 3: Berechnung der Energieeffizienz

In Beispiel 2 haben wir die tatsächliche Kapazität einer Powerbank berechnet unter der Annahme, dass der Spannungswandlungsprozess (von 3,85 auf 5 V) ideal war (sprich ohne Energieverlust).

Folglich lieferte die Powerbank 100% ihrer gespeicherten Energie:

Energieeffizienz (ideal) = Ausgangsenergie / Gespeicherte Energie = 38480 mWh / 38480 mWh = 1 x 100 = 100%

Wir wissen jedoch bereits, dass tatsächlich während des Spannungswandlungsprozesses ein Teil der gespeicherten Energie verloren geht. Daher wird der Wirkungsgrad immer unter 100% liegen.

Um die tatsächliche Energieeffizienz unserer Powerbank zu berechnen, nehmen wir an, dass wir die an ihrem Ausgangsanschluss erhaltene Energie gemessen haben:

Energieeffizienz (Ist) = 28875 mWh / 38500 mWh = 0,75 x 100 = 75%

Wie wir sehen, konnte die Powerbank 80% (28875 mWh) der gesamten in ihrem Akku gespeicherten Energie (38500 mWh) liefern, während die restlichen 20% (38500 – 28875 = 9625 mWh) in Form von Hitze verloren gingen.

Nutzenergie und reale Kapazität

Sobald wir das Konzept der Energieeffizienz einer Powerbank kennen, können wir die Energie und Kapazität berechnen, die sie in ihrem USB-Ausgangsanschluss haben wird.

Ausgehend von der Energieeffizienzformel nehmen wir die Variable gespeicherte Energie auf die andere Seite der Gleichung und erhalten auf diese Weise die am Ausgang der Powerbank verfügbare Energie:

Energieeffizienz Powerbank = Ausgangsenergie / Gespeicherte Energie

Ausgangsenergie (nutzbar) = Energieeffizienz x Gespeicherte Energie

Die in dieser Formel berechnete Energie ist die Nutzenergie der Powerbank, also jene Energie, die wir zum Aufladen unserer Geräte zur Verfügung haben.

Wenn wir diese Formel analysieren, sind die einzigen Daten, die wir nicht kennen, die Energieeffizienz der Powerbank.

Diese Daten müssen von uns ermittelt werden. Aber wie?

Basierend auf unserer Erfahrung empfehlen wir nach Analyse einer Vielzahl von Modellen einen Wirkungsgrad von 85% (0,85):

Es gibt Powerbanks mit einem Wirkungsgrad von mehr als 90% und auch solche mit einem Wirkungsgrad unter 80%, aber wenn unsere Powerbank von ausreichender Qualität ist, wird ihre Entladeeffizienz bei etwa 85% liegen.*

*Hinweis: Diese Effizienz kann leicht reduziert sein, wenn Schnellladungen verwendet werden.

Wir haben bereits gesehen, wie man die Nutzenergie einer Powerbank berechnet. Wenn wir wissen möchten, wie groß ihre tatsächliche Kapazität am Ausgangsport für eine bestimmte Lastspannung ist, müssen wir einfach die vorherige Gleichung in Bezug auf Kapazität und Spannung ausdrücken:

Ausgangsleistung = Effizienz x Gespeicherte Energie

Ausgangskapazität (mAh) x Ladespannung (V) = Effizienz x Batteriekapazität (mAh) x Nennspannung der Batterie (V)

Als nächstes lösen wir nach unserer Unbekannten, die die reale Kapazität am Ausgangsport wäre, und erhalten schließlich die Formel:

Ausgangskapazität (mAh) = Wirkungsgrad x [Batteriekapazität (mAh) x Batteriespannung (V)] / Ladespannung (V)

Diese Formel gilt für jede Lastspannung. Wenn wir beispielsweise die tatsächliche Kapazität am Ausgangsport einer Powerbank für eine Lastspannung von 5V berechnen möchten, würden wir folgende Formel anwenden:

Tatsächliche Kapazität (5V) = 0,85 x [Batteriekapazität (mAh) x Batteriespannung (V)] / 5V

Falls die Powerbank-Kapazität in Energie (Wattstunden Wh) angegeben wird, können Sie die Formel wie folgt verwenden:

Tatsächliche Kapazität (5V) = (0,85 x gespeicherte Energie (Wh) / 5V) x 1000

Beispiel 4: Berechnung von Nutzenergie und Wirkleistung

Schließlich werden wir diese Formeln mit unserer Powerbank anwenden:

Wir erinnern uns, dass unser Modell über einen internen Akku mit einer Kapazität von 10.000 mAh und einer Spannung von 3,85 V verfügt und möchten wissen, wie hoch seine nutzbare Energie und seine Kapazität am Ausgangsanschluss für eine Standardladespannung von 5V ist.

Beginnen wir mit der Berechnung der Nutzenergie der Powerbank unter der Annahme, dass sie eine Energieeffizienz von 85% hat:

Nutzbare Energie = Effizienz x gespeicherte Energie = 0,85 x (10000 mAh x 3,85 V) = 32725 mWh / 1000 = 32,725 Wh

Diese Powerbank speichert eine Energie von 38,5 Wattstunden (Wh) und kann 85% dieser Energie liefern. Daher beträgt ihre Nutzenergie 32.725 mWh oder 32,725 Wh.

Wenn wir wissen möchten, wie hoch die Kapazität am Ausgangsport für eine Spannung von 5V ist:

Tatsächliche Kapazität (5V) = 0,85 x (10000 mAh x 3,85V) / 5V = 32725 mWh / 5V = 6545 mAh

Wie wir sehen können, hat diese 10000 mAh Powerbank eine Kapazität von 6545 mAh in ihrem Ausgangsport für eine Spannung von 5V.

Darüber hinaus haben wir überprüft, dass die in der Powerbank gespeicherte Energie (38.500 mWh) nicht mit der im Ausgangsport (32.725 mWh) gelieferten Energie übereinstimmt, da ein Teil davon in Form von Wärme verloren geht:

10000 mAh x 3,85V = 38500 mWh 32725 mWh = 6545 mAh x 5V

Die verbleibende Leistung (38500 – 32725 = 5775 mWh) ist während des Spannungsumwandlungsprozesses (von 3,85 V auf 5 V) verloren gegangen.

Zusammenfassung

In diesem Abschnitt haben wir gelernt:

  1. Dass die Energie am Ausgang einer Powerbank als Nutzenergie bezeichnet wird und IMMER geringer ist als die in ihrem Akku gespeicherte Energie.
  2. Dass die nutzbare Energie einer Powerbank von der Qualität ihrer Komponenten abhängt (Zustand des Akkus und Effizienz der elektronischen Schaltung).
  3. Dass die Energieeffizienz einer Powerbank das Verhältnis zwischen der an ihrem Ausgang zugeführten Energie und der in ihrem Akku gespeicherten Energie ist.
  4. Dass die theoretisch nutzbare Energie und die tatsächliche Kapazität am Ausgangsport einer Powerbank zu berechnen sind, wobei ihre Spezifikationen bekannt sind und eine Energieeffizienz von 85% angenommen wird, wenn der Akku vollständig entladen ist.

Formeln:

  • Gespeicherte Energie (Wh) = [Batteriekapazität (mAh) x Batteriespannung (V)] / 1000
  • Energieeffizienz (%) = [Ausgangsenergie (Wh) / Gespeicherte Energie (Wh)] x 100
  • Leistung oder Nutzenergie (Wh) = Gespeicherte Energie (Wh) x 0,85
  • Ausgangskapazität oder tatsächliche Kapazität (mAh) = [Ausgangsenergie (Wh) / Ladespannung (V)] x 1000

Anwendungsbeispiel:

Wir wenden die Formeln mit den Daten der in diesem Abschnitt exemplarisch verwendeten Powerbank unter der Annahme an, dass diese eine Energieeffizienz von 85% hat:

Daten der Ugreen Powerbank:

  • Interner Akku mit 10000mAh Kapazität und einer Nennspannung von 3,85V
  • Energieeffizienz bei Entladung von 85%.

Ergebnis:

  • Gespeicherte Energie (Wh) = (10000mAh x 3,85V) / 1000 = 38,5 Wh
  • Nutzenergie (Wh) = 38,5 Wh x 0,85 = 32,725 Wh
  • Tatsächliche Kapazität von 5V (mAh) = (32.725 Wh / 5V) x 1000 = 6545 mAh

So messen Sie die tatsächliche Kapazität einer Powerbank

Bisher haben wir einige Formeln gesehen, die es uns ermöglichen, die nutzbare Energie und die tatsächliche Kapazität einer Powerbank vor dem Kauf zu berechnen.

Diese Formeln basieren auf der Annahme, dass eine generische Powerbank im vollständig entladenen Zustand eine Effizienz von 85% hat.

Wie wir weiter unten sehen werden, kann die Energieeffizienz jedoch von einer Powerbank zur anderen variieren.

Vergleich von realen und theoretischen Daten

Wenn wir bereits eine Powerbank gekauft haben und ihre tatsächliche Kapazität, Nutzenergie und Energieeffizienz wissen möchten, müssen Sie sie vollständig entladen (von 100% auf 0%), indem eine elektronische Last mit konstanter Spannung (V), Intensität (A) und ein Messgerät angeschlossen werden, um die Gesamtenergie zu messen, die an einen USB-Ausgang geliefert wird.

Wir werden unsere Ugreen-Powerbank mit einer elektronischen Last von 10W (5V / 2A) entladen und die vom Messgerät erhaltenen Daten mit den Ergebnissen der im vorherigen Abschnitt vorgestellten Formeln vergleichen:

Discharge Test Stored Energy Output Energy Efficiency Output Capacity
10W (5V-2A) 38.5 Wh 35 Wh 90.78% 6769 mAh
Theoretisch (Formeln) 38.5 Wh 32.725 Wh 85% 6545 mAh

Wir stellen fest, dass die realen und theoretischen Daten ziemlich ähnlich sind und sogar für dieses Modell bessere Ergebnisse erzielt werden, als von den Formeln erwartet.

Fazit:

Für die theoretische Berechnung der Nutzenergie und der tatsächlichen Kapazität einer Powerbank können wir einen anderen Energieeffizienzwert verwenden, zum Beispiel 80% oder 90%. Wir gehen jedoch davon aus, dass 85% ein für jede Powerbank gültiger Durchschnittswert ist.

Was bedeutet Nennkapazität?

Obwohl es nicht sehr üblich ist, in den Spezifikationen einer Powerbank Informationen über die tatsächliche Kapazität am Ausgangsport zu finden, beginnen einige Hersteller, diese Informationen aufzunehmen.

Ein Beispiel dafür findet sich beim Modell Ugreen PB178:

  • Nennkapazität: 6000mAh (TYP 5V-3A)

Diese Daten zeigen, dass der Hersteller garantiert, dass eine Powerbank dieses Modells mit einem Akku von 10000 mAh (38,5 Wh) Kapazität mindestens 6000 mAh (30 Wh) über einen oder mehrere USB-Ausgangsanschlüsse bei einer Last von 15W liefern kann (5V-3A) erforderlich.

Außerdem stimmen in diesem Fall die 15W mit der Gesamtleistung überein, die dieses Modell liefern kann (Gesamt: 5V-3A).

Aus Neugier wollten wir den gleichen Test mit unserer Powerbank durchführen und haben bestätigt, dass die garantierte Energie (30 Wh) geliefert wird:

Discharge Test Stored Energy Output Energy Efficiency Output Capacity
Ugreen 38.5 Wh 30 Wh 77.92% 6000 mAh
PowerBank20 38.5 Wh 33.62 Wh 87.32% 6580 mAh

Als zusätzlicher Hinweis sollten Sie wissen, dass die Energieeffizienz einer Powerbank auch je nach Art der durchgeführten Entladung variiert, d.h. je mehr Strom benötigt wird (3A vs. 2A), desto mehr Energie geht in Form von Wärme verloren.

Weitere reale Beispiele: das PowerBank20-Projekt 📋

Um die besten Powerbanks auf dem Markt zu empfehlen, besteht einer der Tests, die wir bei PowerBank20 durchführen, darin, die Energieeffizienz der Powerbank im vollständig entladenen Zustand zu analysieren.

In der folgenden Tabelle können Sie einige der Daten einsehen, die wir in diesem Test für die auf unserer Website von bekannten Marken der Branche analysierten Modelle erfasst haben:

BrandModelCell TypeBattery Capacity (mAh)Battery Voltage (V)Input Energy (Wh)USB Output PortOutput Capacity 5V (mAh)Output Energy (Wh)Efficiency (%)
BlitzWolfBW-P6LiPo100003.737.0USB-A647332.387.3
TronsmartPBT10LiPo100003.737.0USB-A628531.384.59
XiaomiPLM02ZMLiPo100003.8538.5USB-A664633.8487.9
XiaomiPLM09ZMLiPo100003.737.0USB-A635831.8286.0
XiaomiPLM01ZMLiPo101803.8539.19USB-A711735.4690.48
AnkerA1261LiPo100003.8538.5USB-A626331.9182.88
RAVPowerRP-PB077LiPo100003.838.0USB-A648033.287.37
ElecjetGen 4Graphene90003.733.3USB-A528626.1978.64
OmarsOMPB10KLiPo100003.737.0USB-A/USB-C688334.6893.73
TqkaKA023LiPo100003.737.0USB-A/USB-C642832.5487.95
KinpsKP-S010LiPo100003.737.0USB-A643932.6888.32
UgreenPB108LiPo100003.838.0USB-A/USB-C686434.8991.82
DuracellPB318650 Li-Ion100503.6336.5USB-A593029.781.37
PoweraddMP-TC018GYLiPo100003.737.0USB-A/USB-C682934.7393.86
AideazID1001LiPo100003.636.0USB-A/USB-C707435.8399.53
TronsmartPBD01LiPo100003.737.0USB-A/USB-C657633.0389.27
AukeyPB-N50LiPo100003.737.0USB-A650732.2387.11
BaseusBS-P10KQ02LiPo100003.737.0USB-A/USB-C667332.6588.24
ZendureZDA3TC18650 Li-Ion100003.737.0USB-A/USB-C550727.4774.24
XnuoyoXP2LiPo100003.737.0USB-A469323.4663.41
CharmastW1040PLiPo104003.738.48USB-A/USB-C660032.985.5
OzkuC1001LiPo100003.737.0USB-A/USB-C653332.9889.14
ZendureZDA3PD18650 Li-Ion100003.737.0USB-A/USB-C594329.9580.95
PoweraddSlim 218650 Li-Ion50003.718.5USB-A292314.6579.19
AukeyPB-Y13LiPo100003.737.0USB-A/USB-C648431.9786.41
AnkerA110918650 Li-Ion50003.718.5USB-A329816.8691.14
AukeyPB-N5418650 Li-Ion50003.718.5USB-A328216.2587.84
AukeyPB-N4118650 Li-Ion50003.718.5USB-A307615.382.7
BonaiBNPBM58-9GN18650 Li-Ion58003.721.46USB-A292814.5767.89
OmarsSlim PackLiPo50003.718.5USB-C328716.8991.3
RomossQS05LiPo50003.718.5USB-A338116.7890.7
RAVPowerRP-PB06018650 Li-Ion67003.724.79USB-A367918.7775.72
XiaomiPLM10ZMLiPo50003.718.5USB-A301915.1782.0
PoweraddEnergyCell21700 Li-Ion100003.737.0USB-A562127.6674.76
PoweraddEnergyCell21700 Li-Ion50003.718.5USB-A272513.8374.76
TeckNetIEP1010LiPo100003.737.0USB-A711035.7496.59
XnuoyoXPB-1W18650 Li-ion100003.737.0USB-A604630.0981.32
OmarsSlim PackLiPo100003.737.0USB-A644932.8888.86
AukeyPB-XN10LiPo100003.737.0USB-A628332.0786.68
XiaomiPLM03ZMLiPo100003.8538.5USB-A719835.4792.13
OmarsOMPB20KPLTLiPo200003.774.0USB-A1415869.1593.45
AideazID1002LiPo200003.672.0USB-A1440570.4497.83
AukeyPB-T10LiPo200003.774.0USB-A1202661.9283.68
ElecjetA5Graphene50003.718.5USB-A314615.9186.0
PoweraddPilot X7LiPo200003.774.0USB-A1353869.193.38
ZMIQB822LiPo200003.774.0USB-A1390270.5895.38
XiaomiPLM07ZMLiPo200003.774.0USB-A1453471.0696.03
AukeyPB-N36LiPo200003.774.0USB-A1199859.8480.86
AukeyPB-Y11LiPo200003.774.0USB-A1357070.0994.72
AukeyPB-Y14LiPo200003.774.0USB-A1380771.3896.46
XiaomiPLM11ZMLiPo100003.737.0USB-A649632.9288.97
RAVPowerRP-PB043LiPo201003.774.37USB-A1114856.475.84
PoweraddEnergyCellLiPo200003.774.0USB-A1403170.7395.58
RAVPowerRP-PB159LiPo201003.672.36USB-A1221060.3283.35
RomossSW20 ProLiPo200003.774.0USB-A1291265.1788.07
UgreenPB132LiPo200003.774.0USB-A1415771.7897.0
TeckNetiEP12000LiPo200003.774.0USB-A1300565.5888.62
LitioniteVulcanLiPo200003.774.0USB-A1279964.7187.45
dodocoolDP13LiPo201003.672.36USB-A1321264.1988.71
BlitzWolfBW-P8LiPo200003.774.0USB-A1367965.788.78
CharmastW2002PLiPo268003.799.16USB-A1384671.4872.09
PoweraddPilot Pro 4LiPo268003.799.16USB-A2126392.2693.04
PoweraddEnergyCell ll18650 Li-ion100003.737.0USB-A551727.5674.49
LitioniteNJF-2LiPo250003.792.5USB-A1151959.2664.06
YaberYR700LiPo220003.781.4USB-A1114556.6669.61
X-DragonXD-PB-021LiPo268003.799.16USB-A1101456.1456.62
OmarsOMPB20PW40GYCJNL18650 Li-ion200003.672.0USB-A1278164.2389.21
RAVPowerRP-PB18621700 Li-ion100003.6336.3USB-A645431.6887.27
EC TechnologyPB0518650 Li-ion268003.799.16USB-A1380467.3867.95
XiaomiPLM06ZMLiPo200003.774.0USB-A1385168.4992.55
BlitzWolfBW-P9LiPo100003.737.0USB-A632932.1486.86
FlyLinkTechJ17BLiPo268003.799.16USB-A1375170.871.4
RedmiPB200LZMLiPo200003.774.0USB-A1393171.9397.2
TackLifeT8LiPo180003.766.6USB-A977249.3774.13
BlavorPN-W12LiPo200003.774.0USB-A1396268.7892.95
PoweraddEnergyCell llLi-ion268003.799.16USB-A1743085.2986.01
UgreenPB178LiPo100003.8538.5USB-A676934.9590.78
CharmastC2023LiPo238003.788.06USB-A1324268.5677.86
BaseusBS-30KP365LiPo300003.8114.0USB-A21284109.4295.98
AnkerA123918650 Li-ion100003.6336.3USB-A608630.8584.99

Wenn Sie neugierig sind, alle Daten jeder analysierten Powerbank zu kennen, besuchen Sie diesen Abschnitt.

Zusammenfassung

Vor dem Kauf einer Powerbank:

  1. Die Nutzenergie und die tatsächliche Kapazität können nur basierend auf den Spezifikationen der Powerbank geschätzt werden, wenn eine theoretische Energieeffizienz von 85% angenommen wird.
  2. Sobald die nutzbare Energie der Powerbank bekannt ist, können wir die Anzahl der Ladungen eines Mobilgeräts abschätzen.

So berechnen Sie die Anzahl der Aufladungen einer Powerbank 📱

Um die Anzahl der Aufladungen zu berechnen, die eine Powerbank für ein Gerät durchführen kann, müssen wir Folgendes wissen:

Nutzenergie der Powerbank

Die nutzbare Energie einer Powerbank ist jene Energie, die an ihrem USB-Ausgang zum Übertragen an ein Gerät zur Verfügung steht.

Um sie zu berechnen, müssen Sie die in dem Powerbank-Akku gespeicherte Energie und ihre Energieeffizienz kennen, wenn die Powerbank bei einer bestimmten Spannung entladen wird (das Gerät auflädt).

Nutzenergie Powerbank = (Gespeicherte Energie x Effizienz) / 100

Wir erinnern uns, dass die Energieeffizienz einer Powerbank von der Qualität des Modells und der Art der Belastung des Geräts abhängt. Als Richtwert empfehlen wir jedoch einen Wirkungsgrad von 85%.

Ladeleistung des Geräts

Die Ladeenergie in einem Gerät ist die notwendige Energie, die sein interner Akku für eine vollständige Aufladung (von 0% auf 100%) aufnehmen muss.

Um sie zu berechnen, müssen Sie die im Akku des Gerätes gespeicherte Energie sowie die Energieeffizienz beim Aufladen (inklusive Ladekabel) kennen:

Aufladeenergie des Geräts = (gespeicherte Energie / Effizienz) x 100

Die in einem Gerät gespeicherte Energie kann durch einen Blick in die Angaben in der Bedienungsanleitung oder durch googeln von „mah (oder wh) + Gerätename“ herausgefunden werden.

Andererseits hat jedes Gerät beim Aufladen seine eigene Energieeffizienz mit einem Wert zwischen 80 und 90%, die logischerweise von vielen Faktoren abhängt:

  1. Qualität und Erhaltungszustand der Ladeschaltung.
  2. Ladekabel: Länge, Querschnitt und Erhaltungszustand.
  3. Zustand des geräteeigenen Akkus.

Wir empfehlen jedoch, bei einer Powerbank 85% als Richtwert zu verwenden.

Sobald wir diese Daten kennen, müssen wir nur noch die folgende Formel anwenden, um die Anzahl der Aufladungen zu erhalten:

Anzahl der Aufladungen = Nutzenergie Powerbank / Auflade-Energie des Geräts

Wir erinnern uns, dass es sich um eine allgemeine Formel handelt, die für jedes Gerät gilt, das mit einer Powerbank aufgeladen werden kann (Handy, Tablet, Smartwatch, …).

Auf der anderen Seite ist das Ergebnis logischerweise nicht 100% genau, aber es hilft uns, eine Vorstellung davon zu bekommen, wie viele ungefähre Aufladungen die zum Kauf in Betracht gezogene Powerbank für unser Gerät bieten kann.

Beispiel: Wie viele Aufladungen sind mit 10000 mAh möglich?

Als nächstes schätzen wir die Anzahl der Aufladungen, die wir für unser Bq Aquaris X2 Pro Smartphone mit einem 3100-mAh-Akku hätten, wenn wir die 10000-mAh-Powerbank von Ugreen kaufen.

Später werden wir das Ergebnis mit den realen Daten aus den Messungen vergleichen, sobald wir die Powerbank gekauft haben.

Die Formel zur Schätzung der Anzahl der Aufladungen des Bq Aquaris X2 Pro Handys mit der Ugreen Powerbank lautet wie folgt:

Anzahl der Aufladungen = Nutzenergie Powerbank / Energie aufzuladendes Smartphone

Die folgende Tabelle zeigt die Spezifikationen für beide Geräte:

Specs Ugreen PB178 PowerBank Bq Aquaris X2 Pro Smartphone
Battery Capacity 10000 mAh 3100 mAh
Battery Voltage 3.85V 3.85V
Energy Stored 38500 mWh = 38.5 Wh 11935 mWh ~ 12 Wh

Wir berechnen die Nutzenergie der Ugreen Powerbank unter der Annahme, dass sie 85% (0,85) ihrer gespeicherten Energie (38,5 Wh) liefern kann:

Nutzenergie Powerbank = 10000 mAh x 3,85 V x 0,85 = 32725 mWh ~ 33 Wh

Als nächstes berechnen wir, wie viel Energie unser Smartphone benötigen würde, um seinen Akku aufzuladen, wenn der Ladevorgang (Kabel, Spannungswandlung …) einen Wirkungsgrad von 85% (0,85) hat:

Smartphone-Aufladeenergie = (3100 mAh x 3,85 V) / 0,85 = 14041 mWh ~ 14 Wh

Wir sehen, dass der Akku des Bq Aquaris X2 Pro zusätzliche 2000 mWh Energie (14000 – 12000 mWh) benötigt, um seine 12 Wh Kapazität vollständig aufzuladen.

Schließlich berechnen wir die geschätzte Anzahl der Aufladungen:

Anzahl der Aufladungen = 33 Wh / 14 Wh = 2,36 Ladungen

Daher wissen wir, dass wir beim Kauf der Ugreen Powerbank mit einer Kapazität von 10.000 mAh mit 2 vollen Ladungen (von 0% auf 100%) für unser Bq Aquaris X2 Pro Smartphone rechnen können und hätten zusätzlich noch Energie für eine dritte Teilladung (von 0% bis 36%).

Für die obige Berechnung haben wir gesehen, dass sowohl für das Entladen der Powerbank als auch für das Aufladen des Geräts ein Wirkungsgrad von 85% verwendet wurde.

Während die Energieeffizienz beim Aufladen des Gerätes überprüft werden kann, wenn Sie über die notwendigen Messgeräte verfügen, kennen wir die Effizienz beim Entladen einer Powerbank vor dem Kauf nicht.

Aus diesem Grund sagen wir, dass die berechnete Anzahl der Aufladungen ein Richtwert ist, der für Kaufinteressenten einer Powerbank relevant ist und eine ungefähre Vorstellung davon gibt, wie viele Aufladungen für ein bestimmtes Gerät möglich sein würden. So vermeiden Interessenten den Fehler, die Kapazität der Powerbank zwischen der Kapazität des Geräts zu teilen:

Anzahl der Aufladungen = 10000 / 3100 = 3,22

Für die neugierigsten Leser werden wir jedoch die Anzahl der tatsächlichen Aufladungen überprüfen, die wir nach dem Kauf der Ugreen-Powerbank auf dem Smartphone erhalten.

Überprüfung der Daten

Die folgenden Tabellen zeigen die Ergebnisse der Tests zum Aufladen und Entladen der Powerbank sowohl für das Standardladen (die übliche Ladung für jedes Gerät mit USB-Ladeanschluss) als auch für das Schnellladen von Quick Charge 3.0 und Power Delivery (dieses Smartphone unterstützt beide Protokolle).

Darüber hinaus wird bestätigt, dass der in beiden Tests erhaltene durchschnittliche Wirkungsgrad von den in den theoretischen Formeln festgelegten 85% abweicht.

Bq Aquaris X2 Pro Smartphone

Type of Charge Charging Cable* Stored Energy Power for Device Recharging Efficiency
Standard (5V) USB-A a USB-C 11.94 Wh 14.63 Wh 81.61 %
Quick Charge 3.0 USB-A a USB-C 11.94 Wh 15.20 Wh 78.55%
Power Delivery USB-C a USB-C 11.94 Wh 14.70 Wh 81.22 %
Average 11.94 Wh 14.84 Wh 80.46 %*
  1. Wir stellen fest, dass dieses Smartphone eine durchschnittliche Ladeeffizienz von 80% bei einer erforderlichen Stromversorgung von ca. 15 Wh hat.
  2. Wir stellen fest, dass dieses Smartphone eine durchschnittliche Ladeeffizienz von 80% bei einer erforderlichen Stromversorgung von ca. 15 Wh hat.

Ugreen 10000mAh PB178 PowerBank

Discharge Type USB Port Electronic Charge* Energy Stored Output Energy (usable) Efficiency
Standard (5V) USB-A 10W 38.5 Wh 34.95 Wh 90.78 %
Quick Charge 3.0 USB-A 14W 38.5 Wh 34.04 Wh 88.42 %
Power Delivery USB-C 14W 38.5 Wh 34.05 Wh 88.44%
Average 38.5 Wh 34.35 Wh 89.22 %*
  1. Wir beobachten, dass dieses Modell in der Lage ist, mehr Energie (90%) zu liefern, als wir für die theoretische Berechnung (85%) ermittelt haben.
  2. Um die Energie zu messen, die eine Powerbank über ihren USB-Ausgang liefern kann, wird eine vollständige Entladung durchgeführt, indem eine elektronische Last an eine konstante Stromversorgung angeschlossen wird. Unter Berücksichtigung der Ladeleistung eines Smartphones haben wir unsere Tests mit 10 bzw. 14 W für Standard- bzw. Schnellladung durchgeführt

Mit diesen Daten berechnen wir die Anzahl der realen Belastungen nach der oben genannten Formel:

Type of Charge PowerBank Usable Energy Power for Device Recharging Number of Charges
Standard (5V) 34.95 Wh 14.63 Wh 2.39
Quick Charge 3.0 34.04 Wh 15.20 Wh 2.24
Power Delivery 34.05 Wh 14.70 Wh 2.32
Average 34.35 Wh 14.84 Wh 2.31

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