Preiswertes Solarladegerät für Handy, Radio (Kleingeräte)

Hallo,

die meisten "preiswerten Solarlader" sind nicht mal das wenige Geld wert, was sie kosten.

Das Problem ist, dass man zum Laden eines Akkus in halbwegs vernünftiger Zeit einen entsprechend hohen Ladestrom benötigt, den können die meisten Solarlader in der Praxis einfach nicht liefern. Dazu kommt, dass die Ladeverfahren bei billigen ladegeräten nicht mehr dem entsprechen, was heute bei guten Ladegeräten üblich ist (also Schutz vor Überladung, Übertemperatur, Verpolung, Kurzschluss und ganz wichtig, ein Entladeschutz, falls man vergisst, den vollen Akku rauszunehmen und das Ladegerät nicht mehr der Sonne ausgesetzt ist).

Angenommen, ein typischer NiMH-Akku im AA-Format mit 1,2V und 2.100 mAh Kapazität soll aufgeladen werden. Dann muss das Ladegerät den Akku auf knapp über 1,2V aufladen, d.h. eine entsprechende Spannung zwischen 1,2 und 1,5V sicher liefern können. Denn nur dann wird der Akku auch wirklich voll geladen. Billige Solarlader haben keine Spannungsregelung eingebaut, sondern sind so ausgelegt, dass bei maximaler Sonneneinstrahlung und optimaler Ausrichtung des Solarladers die höchst zulässige Ladespannung nicht überschritten wird (sonst kocht der Akku und gast aus). Im Umkehrschluss bedeutet das leider, dass bei nicht optimaler Aufstellung und Sonneneinstrahlung, der Akku niemals vollgeladen werden kann, weil das Ladegerät die Ladeschlussspannung gar nicht erreicht.

Die Ladedauer hängt wesentlich von der Höhe des Stroms ab, mit dem geladen wird. Lädt man mit 1 A Strom, dann wäre ein 2.100 mAh-Akku in theoretisch 2,1 Stunden aufgeladen. Lädt man dagegen nur mit 100mA Strom, dauert der Vorgang schon 21 Stunden. Jetzt kommt noch dazu, dass in unseren Breiten die Sonne ganz selten mal länger als 8..9 Stunden am Stück scheint - d.h. man bekommt mit einem zu kleinen Solarlader einen Akku an einem Sonnentag gar nicht aufgeladen und ist gezwungen, den Ladevorgang zu unterbrechen und am nächsten Sonnentag weiter zu laden. Das aber mögen (speziell NiMH-) Akkus ganz und gar nicht, es bewirkt den "Lazy Battery Effect" und man erzieht den Akku zu einer deutlich schlechteren Kapazität als aufgedruckt.

Soll das Solarladegerät mehrere Akkus gleichzeitig oder Akkupacks mit höherer Spannung (Handyakku mit 3,6V z.B.) laden können, dann teilt sich der verfügbare Ladestrom entsprechend auf bzw. benötigt man eine mehrfach höhere Ladeschlussspannung, je nachdem, wie viele Akkuzellen hintereinander geschaltet sind.

Typische Solarzellen aus kristallinem Silizium liefern pro Zelle etwa 0,5V bei optimaler Bestrahlung, eine 100cm² Zelle (10x10cm) kann dabei etwa 1 A Strom erzeugen. D.h. eine Solarzellenfläche mit 100cm² kann eine Leistung von 0,5 W produzieren. Eine nur halb so grosse Fläche entsprechend nur 0,25W. Dünnschicht-Solarzellen (erkennbar am gleichmässigen Rotstich der Zellen) sind von den Daten etwas schlechter als Si-Zellen, d.h. da kommt noch weniger Leistung aus der Fläche.

Ein Beispiel: um zwei NiMH-Akkus (AA/1,2V/2.100mAh) an einem Sonnentag mit 8h Sonnenschein laden zu können, brauche ich die folgende "Solarleistung":
- Energie pro Akku: 1,2V x 2,1 Axh = 2,52 VAh = 2,52 Wh --> zwei Akkus = 5,04 Wh
- benötigte Solarzellenleistung, um in 8 Stunden 5,04Wh zu "ernten": 5,04Wh / 8h = 0,63 W
- benötigte Solarzellenfläche (Si-Zellen), wenn 100cm² 0,5W liefern: 0,63W/0,5W x 100cm² = 126cm²

Ein Solarladegerät sollte also mindestens(!) diese Zellenfläche bei Si-Zellen besitzen, bei Dünnschicht-Zellen noch wesentlich mehr. Dabei habe ich in der Rechnung nur ideale Verhältnisse bei der Ausrichtung und keinerlei Verluste beim Laden, Spannungsbegrenzen etc. eingerechnet. Da man in der Praxis davon aber weit entfernt ist, allein schon die optimale ungedämpfte Ausrichtung der Solarzellen ist über 8h kaum zu gewährleisten (Nachführung dem Sonnenverlauf...), würde ich auf den theoretischen Wert noch einen "Praxisfaktor" von 50% anwenden, dann wäre man bei 250cm² Solarzellenfläche für einen 8h-Ladevorgang zweier AA-Akkus.

Aus meiner persönlichen Erfahrung sind Ladezeiten von mehr als 2h eigentlich unakzeptabel, denn nach Murphys Gesetz braucht man den Akku dringend oder hat nicht den Nerv, den Tag neben dem Solarlader zu verbringen, um ihn der Sonne nachzuführen etc. Um die beiden Akkus in 2h vollzubekommen, benötigt man entsprechend 504cm² Solarzellenfläche (Idealfall) bzw. 1010cm² (Praxis)

Jetzt schau Dir mal das Angebot an Solarladern an und miss deren Zellenfläche... :staunen:

Eins der wenigen Geräte, die meine Anforderungen voll erfüllen, ist der Solargorilla, der - aufgeklappt auch etwas um die 1.000cm² Fläche besitzt (die Zellenfläche ist etwas kleiner, geht aber in die richtige Richtung). Liegt mit 190 Euro allerdings preislich in einer anderen Liga.

Im Lowcost-Segment hab ich diese Geräte selber ausprobiert:

Kodak-Solarlader, gabs im Abverkauf mal für 9,95 inkl. 2 AA-Akkus --> lädt Akkus nicht voll (habs jedenfalls bislang nie geschafft), kann man aber tage-/wochenlang z.B. im Auto liegen lassen und ich hab damit schon mal dank 5V-USB-Ausgang den Akku meines GPS-Blitzerwarners "notbeatmet", was sogar geklappt hat.

Voltcraft-Solarlader SL-1 --> knapp 30 Euro, einigermassen grosse Zellenfläche, angebl. 2W Modulleistung. Leider hat er nur 5 Ladeschächte für kleine AAA-Akkus, die alle 5 bestückt sein müssen, wenn man den SL-1 als "Stromquelle" für Handys oder USB-powered Geräte verwenden möchte. Ins Gehäuse hätten auch 4 AA-Schächte reingepasst, aber dann hätte man wohl gemerkt, dass die 2W da auch nicht weit reichen und dass man die 5V für USB aus 4x1,2V halt nicht so ohne weiteres erzeugt bekommt (deshalb der Trick mit 5x1,2V Zellen, die liefern auch nur "halbvoll" noch die 5V...).

Grüsse

Tom

Ich besitze mittlerweile zwei Geräte aus dem sehr hochpreisigen Segment von Swisssolar (http://www.swisssolarcharger.c…age.asp?mpage=POWER-TANKS) und Sunload (http://www.sunload-shop.de/a1/a1-3.html) und möchte dazu in einigen Wochen einen Testbericht veröffentlichen. Dazu sind aber noch einige Messungen nötig, außerdem halte ich es angesichts der bisherigen Erkentnisse für geboten, den beiden Unternehmen die Möglichkeit zur Stellungnahme einzuräumen, denn mein Fazit wird vermutlich nicht sonderlich wohlwollend ausfallen. Ich will dem jetzt aber nicht vorgreifen, aber wenn Du nochj Zeit mit dem Kauf hast und das Preissegment für Dich überhaupt in Frage käme...

Wenn Du ein Smartphone laden möchtest, dann kannst Du (bei regelmäßiger Nutzung) mit grob 3-10Wh pro Tag an Energiebedarf rechnen, Systeme mit einer Modulnennleistung unter 3Watt kann man da meiner Ansicht nach außerhalb des Sommers vergessen...

Nur für den technisch interessierten als Ergänzung:

Zitat von tomduly;83375

Dazu kommt, dass die Ladeverfahren bei billigen ladegeräten nicht mehr dem entsprechen, was heute bei guten Ladegeräten üblich ist (also Schutz vor Überladung, Übertemperatur, Verpolung, Kurzschluss und ganz wichtig, ein Entladeschutz, falls man vergisst, den vollen Akku rauszunehmen und das Ladegerät nicht mehr der Sonne ausgesetzt ist).

Als Entladeschutz ist das Minium üblicherweise ne simple (Schottky) Sperrdiode, die hat eigentlich jedes Ladegerät integriert.

Zitat

Angenommen, ein typischer NiMH-Akku... Billige Solarlader haben keine Spannungsregelung eingebaut, sondern sind so ausgelegt, dass bei maximaler Sonneneinstrahlung und optimaler Ausrichtung des Solarladers die höchst zulässige Ladespannung nicht überschritten wird (sonst kocht der Akku und gast aus).

Bei moderaten Ladeströmen ist das bei NiMh kein Problem, generell lädt man die über das dU Verfahren, nicht über ein U-I Verfahren mit begrenzter Spannung. Letzteres gilt nur für Li-Ionen und Bleiakkus und ist das deutlich einfachere Ladeverfahren.
Bei Solarladegeräten funktioniert dU nicht, von daher muss man die Akkus eben langsam laden und ein Überladen in Kauf nehmen, dabei rekombiniert überschüssiger gasförmiger Sauerstoff an der Kathode mit dem Wasserstoffüberschuss in der Metallmatrix des NiMh Akkus. Dabei wird der Akku warm. Wenn mans mit dem Ladestrom beim Überladen übetreibt wird er stark geschädigt, die Gefahr ist aber bei kleinen Solarmodulen gering.

Zitat

Im Umkehrschluss bedeutet das leider, dass bei nicht optimaler Aufstellung und Sonneneinstrahlung, der Akku niemals vollgeladen werden kann, weil das Ladegerät die Ladeschlussspannung gar nicht erreicht.

Das ist aus o.g. Gründen nicht richtig. Richtig ist aber, dass mans bei NiMh nur schwer erkennen kann, ob der Akku nun voll ist oder nicht.

Zitat

Das aber mögen (speziell NiMH-) Akkus ganz und gar nicht, es bewirkt den "Lazy Battery Effect" und man erzieht den Akku zu einer deutlich schlechteren Kapazität als aufgedruckt.

Lazy Battery ist im Wesentlichen die Bildung grober Kristallstrukturen an der Nickel Anode, verbunden mit einer Erhöhung des Innenwiderstands, was bei Belastung dann zu einem Spannungseinbruch führt, was wiederrum vom Verbraucher dann bisweilen als Kapazitätsverlust wahr genommen wird, aber eiegntlich keiner ist. Der Vorgang ist reversibel und eine Unterbrechung der Ladung sehe ich da auch weniger kritisch. Meiner Erfahrung nach spielt das Problem beim Verwenden z.B. von Sanyo Eneloop Zellen für den Notrucksack keine Rolle. Die Zellen sollte man einmal im Jahr raus nehmen, ein paar volle Entlade-Ladezyklen durchlaufen lassen und gut isses.

Zitat

Typische Solarzellen aus kristallinem Silizium liefern pro Zelle etwa 0,5V bei optimaler Bestrahlung, eine 100cm² Zelle (10x10cm) kann dabei etwa 1 A Strom erzeugen. D.h. eine Solarzellenfläche mit 100cm² kann eine Leistung von 0,5 W produzieren.

Naja, der Wirkungsgrad auf Zellebene liegt dort eher bei 15% als bei 5%, so dass wir in diesem Beispiel dann bei 1,5W wären. (bei den aktuellen 5" Zellen kommt man teilweise sogar schon im m-Si Bereich über 20% bei den "Premium Produkten")

Die leichten und flexiblen Module für den Rucksackanweder basieren aber meist auf sehr kleinteiligen Si Zellen produziert mit veralteter Technologie ("Reste" von alten Produktionsanlagen) und reichlich Zellzwischenräumen für die Flexibilität oder auf Dünnschichttechnologien, so dass übers gesamte Modul betrachtet so 10% Wirkungsgrad bei Nennbedingungen eine typische Größenordnung ist, also 1W unter Idealbedingungen pro 100cm² Modulfläche.

Zitat

Eine nur halb so grosse Fläche entsprechend nur 0,25W. Dünnschicht-Solarzellen (erkennbar am gleichmässigen Rotstich der Zellen) sind von den Daten etwas schlechter als Si-Zellen, d.h. da kommt noch weniger Leistung aus der Fläche.

Rot ist nur a-Si, a-Si(Ge) und CIS bzw. CIGS sind dunkel gefärbt.

Deine restlichen Ausführungen zur nötigen großen Zellfläche teile ich. Noch dazu sollte so ein System ja auch im Winter funktionieren, wo man wohlwollend im durchschnittlichen Dezembertag mit nur noch ca. 1Wh Energieertrag vom Modul pro 1W Nennleistung pro Tag rechnen kann, bei günstig ausgerichtetem Modul.

Das mir vom spezifischen Leistungsgewicht her günstigste bekannte Modul liefert 4,5W (18,5V Spannung im MPP) bei rund 100g Gewicht ohne Anschlusskabel und benötigt mit Rand eine Fläche von 334mm x 170mm, was ich als Rucksacktauglich empfinde. Es spricht auch wenig dagegen, bei diesem Gewicht und den Abmessungen ein paar davon einzupacken, wenn man mehr Leistung bräuchte (und bezahlen will).

http://sunload.de/images/PDF/a…bile%20-%20datenblatt.pdf

mfg

Ich hab so einen recht großen Solarkoffer mit der malerischen Bezeichnung TPS-936. Liefert bis zu 13 Watt und wiegt 4,5kg. Also nicht gerade was für den Notfallrucksack, eher um Autobatterien aufzuladen die dann den Notfallstrom liefern.

Zitat von Bindu;84422

Wenn ich da mal anknüpfen darf;

was hält Ihr von diesem Teil? Hat schon jemand Erfahrung damit?

https://shop.digitec.ch/de/s1/…ebook-stromadapter-264110

Ich habe nur die Bilder und Beschreibung im link angesehen:

Was soll ein 13200mAh Akku sein? Ohne Angabe der Spannung ist das schon mal witzlos.

Ein Solarmodul, das fest mit einem Lithium-Akku verbunden ist sorgt dafür, dass der Akku beim Laden in der Sonne so richtig durchgebraten wird. Das ist die beste Methode, einen Lithium Akku möglichst schnell zu töten.

Ich vermute ins Blaue, dass da mal wieder jemand in China eingekauft hat und selber nicht so genau weiß, was man da nun vertreibt.

Wer mich vom Gegenteil überzeugen kann: Gerne.

Zitat von Bindu;84426

Solarpanel: 2,5W@15V
13.200mAh li-ion
 Akku

Sonnenlicht Ladezeit: 25 Stunden

Damit hätte der Akku maximal 25h * 2,5W = 62,5Wh, abzgl. Ladeverluste.

Mit 13,2Ah Kapazität wäre also die Nennspannung bei 62,5Wh (abzgl Verluste) / 13,2Ah = 4,7V (abzgl. Verl.)

Wenn also die Angabe stimmt dürfte es sich um einen 3,6V 13,2Ah Akku handeln mit einem Energiegehalt von 47,5Wh. Warum man da mehrere Li-Ionen Akkus alle parallel schaltet und dann mit einem 15V Solarpanel lädt bzw 19V Ausgangsspannug transformiert erschließt sich mir nicht.

Das Gerät ist 19cm x 12cm groß, die Solarzelle hat vielleicht 17cm x 11cm, das sind 0,0187m². Bei 1000W/m² Einstrahlung (=Normbedingung) und 2,5W Leistung ergibt das einen Wirkungsgrad von 13%. Zumindest das wäre plausibel.

Wenn jemand keine vernüftigen Angaben zum verbauten Akku macht dann finde ich das schon ein bisschen dubios. Man kann zwar herum rechnen,. aber das ist ja auch nur raten, im Grunde kaufst Du die Katze im Sack.

Wenn der Anbieter dann auch noch ein Solarmodul verbaut, das 25 Stunden bei Maximalleistung braucht, um den Akku vollständig zu laden, dann ist der Solarbetreib in meinen Augen doch eher ein "Zusatzgimmick". Im Sommer ist der Akku dann nach 5-7 Tagen sonnigen voll (wenn man den Akku der Hitze aussetzen möchte), im Winter kann es dann auch mal 1 Monat oder noch länger dauern. Musst Dir überlegen, ob das Deinen Anforderungen entspricht...

Der Akku selbst ist für normale Handys sicherlich sehr groß dimensioniert (sagen wir mal geschätzt 10-15x aufladen), für smartphones vielleicht 4-5x aufladen und ein Netbook kann man evtl 1x aufladen, immer unter der Annahme, dass der Akku so groß ist wie spekuliert und die verbaute Leistungselektronik halbwegs effizient arbeitet...

mfg

Also führt wahrscheinlich nichts an einer teuren Variante wie hier z.B.
http://www.sunload-shop.de/a1/a1-3.html vorbei oder wie seht ihr das?

Gruß KUPFERSALZ

Ich möchte mal nich das Nomad 7 von Golazero in den Ring werfen. Leider auch nicht billig.

http://www.goalzero.com/shop/p/11/Nomad-7-Solar-Panel/6:3/

Solarwind