Technik mal einfach – warum mAh Angaben bei Powerbanks verwirrend sind und wie es einfacher geht

Eine Powerbank ist für viele mittlerweile unverzichtbar und verkaufen sich sehr gut. Kein Wunder, denn die heutigen Akkus sind oft nicht sehr ausdauernd. Aktuell schreibe ich an einem Test von diversen Powerbanks mit einer Kapazität von 10.000 mAh und Quick Charge 3.0. Allerdings gibt es oft Verwirrung und Fragen, wenn es um die Kapazität geht. Also wie oft man sein Handy mit der gewünschten Powerbank aufladen kann. Und viel zu oft bekommt man falschen Antworten. Daher hier mal ganz einfach erklärt, was es mit der Angabe mAh oder besser noch Wh auf sich hat und wie man es auf die schnelle richtig berechnet.



Das soll hier jetzt keinesfalls eine hochtrabende Physikstunde werden, sondern kurz und bündig das wichtigste ohne Fachchinesisch erklärt werden. Eben so, dass auch ich das verstehe. Erst einmal der Ist-Zustand. Man braucht eine Powerbank. Also macht man sich auf die Suche und findet dort immer eine Angabe. Und zwar eine Zahl z.B. 10.000 und dahinter mAh. Das steht für Milliamperestunden. Diese Angabe ziert jede Powerbank. Egal ob No-Name oder Marke, teuer oder billig, kleine oder große Kapazität. Als nächstes die Frage, wie oft man damit sein eigenes Smartphone aufladen kann.

Die (falsche) Theorie:

Der Akku eines Samsung Galaxy S7 hat z.B. 3.000 mAh. Also rechnet man kurz aus:

10.000 : 3.000 = mehr als 3x komplett aufladen möglich

Und schon ist es passiert, denn fälschlicherweise setzt man die Kapazität einer Powerbank ins ein direktes Verhältnis zur Kapazität des Akkus im Smartphone. Und genau das ist ein Fehler. Erschwerend kommt hinzu, das auch „Fachverkäufer“ von den einschlägigen Elektrogroßmärkten genau diesen Mist erzählen. Selbst bei myDealz.de liest man das immer wieder. Immer wieder bekomme ich Mails mit der gleichen Frage oder liest bei Amazon Rezensionen, in denen von Betrug gesprochen wird, weil die Powerbank X niemals die versprochenen 10.000 mAh liefert.

Genau jetzt kommt die Angabe Wh ins Spiel. Das steht für Wattstunden und ist aussagekräftiger als jede Angabe in mAh, da hier neben der Kapazität auch noch die Spannung eine Rolle spielt. Vereinfacht gesagt steht Wh für die Energiemenge, die im Akku gespeichert werden kann. Nur leider kennt die kaum jemand und kaum ein Hersteller erwähnt diese Angabe. Hier muss man Anker oder auch Xiaomi lobend erwähnen. Diese beiden drucken den Wh Wert auf ihre Akkus. Xiaomi sogar noch den mAh Wert bei 5,1V auf. Dieser spielt später noch eine Rolle.

Um also wirklich eine vernünftige Aussage zu bekommen, muss man die Wh Angabe des Smartphone Akkus und der Powerbank kennen. Denn die kann man direkt miteinander vergleichen.Aber wie gesagt. Die Berechnung ist sehr einfach und dank einer Internetseite auch unterwegs schnell gemacht, ohne den Taschenrechner bemühen zu müssen.

Und so ist es wirklich:

Akkus haben eine Kapazität. Klar, sonst gäbe es keinen Saft. Eine Kapazität von 10.000 mAh bedeutet, dass der Akku eine Stunde lang 10.000 mA, also 10A Strom liefern kann. Ist aber unwichtig für uns. Wichtiger ist aber zu wissen, das in Powerbanks zumeist Li-Ion (Lithiumionen) Zellen verbaut sind, welche intern eine Nennspannung von 3,7V oder 3,8V haben. Und genau darauf bezieht sich die 10.000 mAh Angabe.Die Nennspannung findet man immer auf dem Akku aufgedruckt. Dumm nur, dass man den Akku eines modernen Smartphone einer Powerbank nie zu Gesicht bekommen wird, da fest verbaut. Also muss man sich per Google durchwühlen oder mal beim Hersteller fragen.Aber auch das hilft uns noch nicht weiter. Erschwerend kommt hinzu, dass so eine Powerbank ihren Strom ja in den meisten Fällen über eine USB Buchse abgibt undUSB 2.0 hat bekanntlich eine Ausgangsspannung von 5V. Genau diese 5V braucht ein modernes Smartphone zum Laden als Eingangsspannung.Also mehr, als die 3,7V der Akkuzellen abgeben können. Irgendwie müssen also aus den 3,7V die besagten 5V werden. Das passiert in einer eingebauten Ladeelektronik, in der dieSpannung erhöht bzw. reduziert wird. Wiederum vereinfacht erklärt, wird die Spannung aus der Zelle der Powerbank von 3,7V auf 5V am USB Ausgang hoch transferiert, um dann im Smartphone wieder auf 3,7V herunter transferiert zu werden. Klingt bescheuert, ist es auch, aber der USB 2.0 Spezifikation geschuldet.

Am Beispiel unserer 10.000 mAh Powerbank bezieht sich ja die Angabe der 10.000 mAh bei 3,7V. Der Umrechnungsfaktor zu den 5V ist 1,35. So sind nach der Transformation nur noch 7.400 mAh übrig.

Als nächstes brauchen wie die Angabe in Wattstunden (Wh). Diese erhält man aus der Multiplikation der Nennspannung (V) und Nennladung (Ah)

Wh = mAh * V

Die Powerbank mit 10.000 mAh hat demnach:

10.000 mAh x 3,7 V = 37000 mWh = 37 Wh

Es spielt dabei keine Rolle, ob man den Wert vor oder nach der Transformation von 3,7V auf 5V berechnet. Er bleibt gleich (7.400 mAh x 5V = 37 Wh).

Denn beim Hoch- und Runtertransformieren entsteht Abwärme. Und das nicht zu knapp. Erkennbar daran, dass sich die Powerbank und auch das Smartphone beim Laden erwärmen. Diese entsteht beim Hoch- und Runter transformieren. Dabei gehen zwischen 20 und 30% der Kapazität verloren. Dieser Wert hängt sehr stark von der Bauteilqualität der verbauten Spannungswandler des Smartphones und der Powerbank ab.



Also rechnen wir weiter und nehmen mal einen Verlust von 20% an:

37 Wh – 20% = 29,6 Wh

Aber auch das ist noch nicht das Ende der Fahnenstange, denn so eine Akkuzelle darf niemals komplett entladen werden. Die Zellen würden kollabieren und thermisch zersetzen sprich ein nettes Feuerchen entfachen. Aus diesem Grund verbleiben immer bis zu 5 – 10% der Kapazität im Akku.

29,6 Wh – 10% = 26,6 Wh

Das steht uns also wirklich zur Verfügung. Nun brauchen die Wh desSamsung Galaxy S7 Akku und der kommt auf:

3.000 mAh x 3,8 V = 11.400 mWh = 11,4 Wh

Um auszurechnen, wie oft man denn nun den Akku des Galaxy S7 mit der 10.000 mAh Powerbank nun wirklich aufladen können, müssen wir denEnergiegehalt in Wh der Powerbank durch den Energiegehalt des Handyakkus in Wh dividieren, also teilen:

26,6 Wh : 11,4 Wh = 2,3

Die Zahl 2,3 sagt aus, wie oft man den Akku des Galaxy S7 mit dieser Powerbank aufladen kann. Also zweimal komplett voll und dann noch mal etwa zu 1/3.

Und genau so kann man das in Relation setzen.

Es gilt aber zu beachten, dass niedrige Temperaturen die Kapazität weiter reduzieren kann und so weniger für die Ladung zur Verfügung stellen.Es macht auch einen Unterschied, ob man nur ein Handy, oder gleich mehrere Handys oder ein Tablet anschließt.

Aber es geht auch einfach:

Wenn man weiß, dass man diverse Verluste hat, also Wärmeverluste von rund 20% und eine Restkapazität von 10% zur Sicherheit benötigt wird, dann ergibt das über den Daumen 30% Verluste.

Wer jetzt eine Powerbank sucht, sollte von der genannten Kapazität z.B. 10.000 mAh einfach pauschal 30% abziehen. Bleiben 70% also rund 7.000 mAh bei unserer 10.000 mAh Powerbank. Damit kann man schon mal was grob anfangen, ohne groß herum zu rechnen. Dann kann man auch die mAh Angabe des Handyakkus direkt mit der verbleibenden Kapazität in Relation setzen. Ob man am Ende den Akku des Handys 2,3 mal oder 2,4 mal oder 2,2 mal aufladen kann, sollte am Ende keine große Rolle spielen.

Link:Wh eines Akkus berechnen

     

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About Peter W.

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