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Strom von der Rolle: Solarladegerät infinityPV HeLi-on

Viele Solar-Panels sind im Rucksack sperrig (DIN A5 bis DIN A4), empfindlich (weil dünn und biegsam) oder benötigen einen externen Pufferakku, um eine stabile Spannung zu gewährleisten. Das per Kickstarter finanzierte HeLi-on der dänischen Firma infinityPV ist rollbar und enthält eine integrierte PowerBank.

Im September 2016 versandte der dänische Hersteller die ersten Exemplare seines rollbaren Solarladegerätes HeLi-on an die kickstarter-Backer.

Die Eckdaten:

• Organisches Solarpanel, rollbar.

• Panelfläche 0,09 m² bei 98 cm Länge
  
  

• Integrierter Lithiumionenakku mit 2600 mAh Kapazität (Typ 18650)
• Gewicht 142 Gramm
  

Leider bleibt infinityPV die genauen technischen Daten des Solarpanels schuldig. Also habe ich – ohne den Akku zu demontieren – selbst gemessen.

Ziele des Tests

• Ladedauer bis zur Anzeige „Interner Akku voll“ (LED blau) unter optimalen Bedingungen ermitteln.
• Entnehmbare Kapazität unter diesem Szenario ermitteln.
• Fähigkeit zum direkten Laden Sonne > USB-Anschluss beziffern
• Einfluss des Ladetustands der internen Batterie auf die Ausgangsleistung ermitteln.

Testaufbau

• Mitte Oktober, wolkenloser Himmel, Sonnenschein, 16°
  (somit keine sog. Standardtestbedingungen)
  

• Ausrichtung des Panels:
• Azimut optimal, halbstündig nachgeführt
• Höhe vertikal konstant ±15° zur Sonne
  
• Verspannung des Panels gegen Windeinfluss
• Akku ist vorab soweit entleert, dass angeschlossene USB-Verbraucher keinen Ladevorgang mehr anzeigen und auch das Multimeter nicht mehr vom USB-Anschluss booten kann.
• Während des solaren Ladens messe ich kurzzeitig die Leistung am USB-Ausgang mit einem USB-Multimeter. Als Last verwende ich dabei ein Apple iPad 2 mit 67% Ladezustand.
• Als Vergleichsgröße dient ein amorphes Solarpanel ohne eingebauten Akku, das WattGeizer Watt02.
  
• Der Test ist beendet, sobald die LED des HeLi-on „Batterie voll“ anzeigt.
• Nach Abschluss des Ladevorgangs entlade ich den integrierten Akku in drei Zyklen, bis die Ausgangsleistung am USB-Ausgang nicht mehr ausreicht. Die entnomme Kapazität messe ich dabei mit einem USB-Multimeter.

Vorbereitung: Nutzkapazität ermitteln

In der Praxis ist die Nennkapazität des Akkus (2600 mAh) nicht von Bedeutung, sondern nur die nutzbare Kapazität, also die Energiemenge, die tatsächlich am USB-Ausgang entnommen werden kann.

Um diese zu ermitteln, habe ich den zunächst Akku soweit entleert, dass kein Entnahme am USB-Ausgang mehr möglich war. Tatsächlich ist der Akku dann nicht leer, aber die Energie reicht nicht mehr aus, um im Wandler eine stabile Ladespannung von 5 V mit hinreichendem Strom zu erzeugen. Anschließend habe ich den Akku über den Micro-USB-Eingang mit einem zwischengeschalteten USB-Multimeter geladen.

Ergebnis:

• Das HeLi-on lädt auch am 2-Ampere-Netzteil nur langsam mit 5,09 V/480 mA (benötigt also nur ein kleines 500-mA-Netzteil).

• Vom „Leerzustand“ bis zur Anzeige „Akku voll“ zieht das HeLi-on in 5:30 Stunden 2520 mAh. Bereits nach 5 Stunden sind 2500 mAh drin und der Strom fällt von 480 mA auf 120 mA, ein Zeichen dafür, dass die Elektronik des HeLi-on die maximale Ladespannung von 4,1 V erreicht.
  

Messwerte HeLi-on (Panel ausgerollt, batteriestabilierter Output)

• 0": 5,09 V/475 mA
• 15": 5,09 V/475 mA
• 30": 5,09 V/475 mA
• 75": 5,09 V/480 mA
• 135": 5,08 V/475 mA (Wolke)
• 180": 5,08 V/475 mA

Vergleichswerte Watt02 (nicht stabilisierte Momentanleistung)

• 30": 4,89 V/805 mA
• 75": 4,99 V/820 mA
• 135": 4,40 V/438 mA
  (Wolke, iPad lädt dennoch)
• 180": 4,85 V/800 mA

Ergebnis

Während des gesamten Tests konnte das testhalber angeschlossene iPad jedes Mal eine hinreichende Ladespannung erkennen. Das darf nicht mit einer solar geernteten Dauerleistung verwechselt werden, weil der USB-Ausgang des HeLi-on durch die Batterie gepuffert wird.

Nach 4:45 Stunden lies die Sonne merklich nach und ich musste den Versuch vor Erreichen der vollen Akkukapazität abbrechen.

Die anschließende vollständige Entnahme brachte es innerhalb von 28 Minuten auf 508 mAh bei 5,1 V = 2,458 Wh. Viel ist das nicht.

Zur Einordnung:

• Das Laden der internen Batterie mit 500 mAh über den Micro-USB-Anschluss bei mit 480 mA bei 5,09V dauert genau eine Stunde, also weniger als ein Viertel der Zeit, die das Solarpanel benötigte.

• Mit 500 mAh kann man ein kleines iPhone (4, 4S, 5, 5S, SE) eingedenk der Ladeverluste reichlich 20 bis 25% aufladen.
  

Schlussfolgerungen

Das HeLi-on liefert bei ausgerolltem Panel am USB-Ausgang konsequent stabile 5,09 V bei ca. 475 mA. Das gelingt auch bei leerem Akku und ausgerolltem Panel, wenn die Sonne scheint. Im Vergleich zum pufferlosen monokristallinen Solarpanel macht sich die stabilisierende Wirkung des Akkus positiv bemerkbar.

Anders gesagt: Ein organisches Panel wie das HeLi-on liefert prinzipbedingt nur knapp 20 % der Leistung pro Fläche, die ein durchschnittliches monokristallines Panel liefert. Das HeLi-on macht aus dieser Not ein Tugend und legt den Ausgangspegel so niedrig, dass er konstant geliefert werden kann. Steigt die Leistung des Panels bei sommerliche Mittagssonne auf das mögliche Maximum, wird die überschüssige Energie in die Batterie gespeichert, während der Ladestrom konstant bleibt.

Fazit

• Mit dem HeLi-on lässt sich in sonnigen Gegenden die Battieriekapazität strecken, aber nicht ersetzen.

• Die Leistung des Solarpanels ist ausreichend, um auf längeren Touren ein klassisches Handy (kein Smartphone) oder eine Stirnlampe mit Energie zu versorgen.
• Um das zu erreichen, muss man das Panel allerdings in jeder Pause auslegen wird, um so viel Sonnenenergie wie möglich im integrierten Akku zu puffern.
• Das HeLi-on ist nicht geeignet, um als All-in-one-Lösung ein Smartphone dauerhaft zu versorgen. Dazu reicht die solare Ernte des organischen Panels einfach nicht aus.
• Die integrierte Ladeanzeige (Status „lädt“ und „voll“) ist aus mehreren Gründen nutzlos:
• Die LED ist schon im Innenraum schlecht ablesbar, in der Sonne nachgerade nicht vorhanden.
• Da die LED erst auf Grün geht, wenn die maximale Ladespannung erreicht ist, die Elektronik aber bereits zuvor, nach etwa 5 Stunden am Netzteil, den Strom auf ein Viertel bis ein Fünftel begrenzt, dauert es von gemessenem „fast voll“ bis „voll“ noch einmal eine Stunde. Daher wird man mit der geringeren Leistung des Solarpanels so gut wie nie erleben, dass der integrierte Akku innerhalb eines Tages als „voll“ signalisiert wird.

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