HeLi-on rollbares Solar-Panel mit PowerBank

[Stromfahrer]

Hallo Leute,

heute war das Ergebnis des Kickstarter-Projekts „HeLi-on - The World's Most Compact Solar Charger“ in der Post.

Meine ersten Eindrücke sind positiv bis neutral:

• Es liegt gut und kompakt in der Hand. Der Inhalt ist gut geschützt.
• Es ist größer, als in der ursprünglichen Kampagne sichtbar.
• Es ist schwerer, als damals spezifiziert: 140 g statt 103 g.
• Es ist ordentlich, aber nicht überragend verarbeitet.
  • Z. B. liegt der in der ursprünglichen Spezifikation nicht vorhandene Ein-/Ausschalter ungünstig am Rand einer Aussparung.
  • Die Verbindungskanten der Gehäuseteile sind nicht überall flächenbündig.
  • Die Grifflasche ist nicht, wie auf dem Projektvideo zu sehen, ein vorstehender Teil des gedruckten Panels, sondern ein GFK-Stift über die volle Breite, der mit Textilklebeband in Industriequalität (in meinem Fall: leicht schief) auf das Panel-Ende geklebt wurde. Das verhindert das vollständige Einrollen, erhöht aber auch das Gewicht.
• Das ausgerollte Panel misst 980 × 95 mm² = 0,093 m².
• Da das Panel transparent ist, werde ich unter anderem testen, ob die Leistung höher ausfällt, wenn ich es auf einer mitgeführten Windschutzscheibenmatte auslege.
• Die Anleitung geht nicht auf das Ladeverhalten ein. In der ursprünglichen Beschreibung online steht, dass man das angeschlossene Gerät wahlweise (Panel eingerollt) vom eingebauten 2600er-Akku laden könne oder (Panel ausgerollt) „von der Sonne“. Ob das Panel bei ausreichender Einstrahlung tatsächlich >500 mA liefert und direkt an den USB-Ausgang durchgeschleift ist, konnte ich noch nicht testen.

Aber mit diesem Post ist der Anfang gemacht, lieber @TappsiTörtel.

Und bevor jemand fragt: Nein, der Kugelschreiber war nicht dabei, der dient nur zum Größenvergleich.

Bearbeitet 15. September 2016 von Stromfahrer

[Trekkerling]

Meiner war heute auch in der Post und wiegt 144 g anstatt 140g wie bei Dir, Stromfahrer. Aber das meine Sachen immer am schwersten sind, daran hab ich mich schon gewöhnt!

Ich teile Deinen ersten Eindruck, sieht etwas gebastelt aus. Hab ihn aber (mangels Sonne, Bürofenster geht nach Norden) auch noch nicht testen können. Bei Bedarf sag ich dann was subjetives über das Ladeverhalten etc... Elektronische Messgeräte zum objektiven Beurteilen hab ich keine.

[Stromfahrer]

Testen muss man Panels sowieso vor der Scheibe, nicht dahinter (UV-Absorbtion).

[TappsiTörtel]

Hallo @Stromfahrer das ist ja mal super, dass Du das Teil jetzt in Händen hältst ... los ... los ... ab in die Sonne und testen.
Wie schnell lädt es bei praller Sonne und bei "heiter bis wolkig" einen Akku definierter Kapazität ?

Ich komme grade von 2 Wochen Kanutour in MeckPomm zurück. Mein SunnyBag Leaf hat mich (bei dem super Wetter) voll überzeugt. Ich hatte 9 Akkus mit und habe nur 3 verwenden müssen, ansonsten konnte ich immer täglich mit der Sonne aufladen.

[Trekkerling]

vor 8 Stunden schrieb TappsiTörtel:

Hallo @Stromfahrer das ist ja mal super, dass Du das Teil jetzt in Händen hältst ... los ... los ... ab in die Sonne und testen.
Wie schnell lädt es bei praller Sonne und bei "heiter bis wolkig" einen Akku definierter Kapazität ?

 

Uff! Der Versuchsaufbau ist aber kompliziert und zeitaufwändig. Wie stellst Du Dir das vor? Ein Duzend Aufladevorgänge bei gleichzeitiger Angabe der Sonneneinstrahlungszeit über den gesamten Verlauf der Aufladungszeit?

Nee, im Ernst: bisher habe ich mein Smartphone (Sony Xperia Z1 kompakt) einmal von 20 auf ca. 70 % mit dem Akku aufgeladen. Der HeLiOn lag den ganzen Tag auf dem Balkon in der Sonne (flach, Balkon Südseite). Ob da aber noch Restladung auf dem Akku im Spiel war, kann ich nicht sagen.

Aber, ok, ich lege es gleich mal raus. Heute ist es bei uns hier in München eher leicht diesig. Ich berichte über den Aufladevorgang.

Mein SunnyBag-Leaf finde ich auch ganz ok, das nutze ich aber hauptsächlich im Sommer-Camping-Urlaub, da lädt es auch recht zuverlässig 50% des Handys (Gesamtgewicht mit Akku einfach zu hoch für das normale Wandern, da wäre meines Ermessens eine Powerbank besser vom Ladung/Gewicht Verhältnis). Bei Tagesverbrauch von ca. 25 % reicht jeden zweiten Tag aufladen ganz gut. Alleine diesen Urlaub mit 5 Verbrauchern (zwei Handys und drei E-Readern) hat das System nicht mehr funktioniert.

[TappsiTörtel]

vor einer Stunde schrieb Trekkerling:

(Gesamtgewicht mit Akku einfach zu hoch für das normale Wandern, da wäre meines Ermessens eine Powerbank besser vom Ladung/Gewicht Verhältnis)

Ich nutze das SunnyBag Leaf ohne den Akku. Zum einen ist erst Akku laden und dann damit das eigentliche Grät einfach zu uneffektiv wegen den Verlusten und zum zweiten ist der Akku zu schwer. Bin immer drauf aus den Endverbraucher direkt zu laden. Hatte das Panel auf der Spritzdecke des Bootes befestigt und damit die Akkus der Actioncam einzeln oder zu zweit (Ladaschale fasst zwei Akkus) über den Tag problemlos geladen. Hatte 9 Camakkus voll eingepackt, habe aber nur 3 gebraucht weil die leeren immer zuverlässig, dem tollen Wetter sei Dank, von der Sonne geladen wurden.
Auf dem Boot auf Seen ist natürlich der Vorteil der fast permanenten Sonneneinstrahlung, das ist beim Wandern im Wald natürlich nicht so. Allerdings klappte es über den Tag auch auf der schmalen Havel wo durch die Biegungen ständig auch Schatten war.

[Stromfahrer]

Ich hatte bisher noch keine Gelegenheit, das so wie gewünscht zu testen.

Bisher habe ich nur den vollen Akku bei eingerolltem Panel entladen. Dann bekomme ich (nach inzwischen einigen Zyklen des HeLi-on-Akkus) ziemlich genau eine iPhone-SE/4S-Ladung raus.

Allerdings ist mein Messprinzip nicht exakt. Ich rechne einfach aus der Prozentdifferenz der iPhone-Anzeige über dessen Kapazität auf die Nutzenergie (also inklusive aller Verluste) zurück. Das ist weder exakt noch sagt es etwas über die wahre Leistung des PowerBank-Akkus aus, ist aber lebensnah. Denn ich weiß ja, was ich unterwegs so benötige – und damit korreliert das auf einfache Weise.

Ich hatte mehrfach Kontakt mit infinityPV, bin aber aus deren Antworten noch nicht ganz schlau geworden.

Es ist beim HeLi-on nicht möglich, durch bestimmtes Verhalten direktes Laden vom Panel zum USBout zu erzwingen.

Batterie und USBout hängen einfach parallel an Panel-Out. D. h., wenn der Akku leer ist, wird dieser geladen. Ist eine USB-Last dran, hängt es vom Ladezustand des Akkus und der Last ab, wohin die Sonnenenergie zunächst fließt.

infinityPV schreibt dazu: „Helion has the built-in battery in parallel between the input chargers (solar or micro-USB sources) and the output converter. There is no complex logic, just a node, all the energy from the input goes to the battery, but the output path is never cut (unless the switch is OFF), so the load can retrieve current from the node in any moment.“

Es scheint also, als komme man um die Verluste über den Akku nicht herum, solange dieser nicht voll ist. Die Idee dahinter beschreibt infinityPV mit „All energy is stored“.

Nach meinen bisherigen Tests in der Sonne liegt auch bei leerem Akku (keine 5 V/1A mehr am USB) nach kurzer Zeit wieder Ladespannung am USBout, ist aber mit der Bewölkung nicht konstant. Das spricht klar dafür, dass eine angeschlossene Last bei fehlendem Batteriestrom direkt vom Panel (eben parallel angeschlossen) versorgt wird (direktes Laden vom Panel). Es ist für mich aber nicht feststellbar, ob die gesamte Panelleistung ankommt. Auch könnte ich noch keine größeren Ladezyklen mit dem Panel durchführen.

Bei vollem Akku lädt der USBout mein iPhone so schnell und konstant wie das Apple-Originalnetzteil.

Meine vorläufige Schlussfolgerung ist: Man sollte das HeLi-on ohne viel Nachdenken nutzen und mögliche Ladeverluste in Kauf nehmen. Ich lege also das Panel bei jeder sonnigen Pause raus, unabhängig davon, ob mein SmartPhone geladen werden muss. In der Praxis ist das ein schneller, kabelloser Handgriff.

Mein SmartPhone lade ich dann bei Bedarf, typischerweise abends im Camp aus dem Akku oder in Pausen vom Panel, wenn die LED des HeLi-on anzeigt, dass der eingebaute Akku bereits voll ist.

Der am HeLi-on verbaute Ein-/Aus-Schalter trennt übrigens lediglich die Batterie vom USB-Regelkreis. Damit soll bei Lagerung die Selbstentladung des Akkus verhindert werden. Natürlich kann dann auch kein am USBout angeschlossenes Gerät geladen werden.

Der eingebaute Akku kann unabhängig vom Ein-/Aus-Schalter sowohl über das Panel als auch den Micro-USB-Anschluss geladen werden.

Sobald ich einmal mehrere volle Zyklen allein mit dem Panel geladen habe, kann ich zu dessen Leistung mehr sagen. Im direkten Vergleich mit meinem Watt 02 („solare Steckdose“) kommt das Panel aber offenbar nicht mit.

Nachtrag: Ich hatte bei meinen bisherigen Versuchen immer wieder mit der Windempfindlichkeit des dünnen leichten Panels zu kämpfen. Meine Lösung dafür ist, dass ich das offene Ende des Panels mit einem Hering  straffe.

Bearbeitet 1. Oktober 2016 von Stromfahrer
Typos korr., Zitat hinzugefügt, Nachtrag Hering

[Stromfahrer]

Noch immer habe ich keinen kompletten Zyklus on-tour mit dem Panel durch.

Aber immerhin habe ich festgestellt, dass wie bei meinem Watt02 die Morgen- und Abendstunden bereits genug Licht bringen, um entnehmbare Ladung zu erzeugen. Dabei habe ich (viiiel zu spät) begriffen, dass ein Mid (hier: das Gatewood Cape) eigentlich ideal ist, um ein Solarpanel gleichmäßig der tiefer stehenden Sonne nachzuführen.

Das Loch vom HeLi-on flutscht so gerade über den Endstopfen der Carbonstange. (Das geht prinzipiell natürlich auch mit jedem anderen Panel!)

Dennoch fremdl ich noch ein bisschen mit dem HeLi-on. Das hat zwei Gründe:

1. Man hat keine echte Kontrolle über den Ladzustand (nur voll und leer reicht nicht)
2. Bauartbedingt lege ich das Panel eher hängend aus, z.B. auf einer Böschung. Oben fixiere ich es mit einem Stock oder Hering, unten sorgt das Gewicht des Gehäuses für eine gute Streckung. Das Problem dabei: Mir ist es mehrfach passiert, dass Dreck, Rindenstückchen, Erdbrösel etc. auf das Panel geraten und direkt runter in die Grifföffnung rutschen.
   • Wenn man das bemerkt, ist es kein Problem.
   • Wenn nicht, rollt man den Dreck, der sich ja dann schon im Gehäuse befindet, mit ein (Gefahr der Beschädigung).
   
   

Meines Erachtens ist die Griffmulde ein Relikt des ersten Designs, bei dem es noch keinen Einrollschutz gab. Im gelieferten Design sollte die Griffmulde entfallen, damit keine Fremdkörper mehr eindringen können. Werde das auch infinityPV so mitteilen.

 

Bearbeitet 6. Oktober 2016 von Stromfahrer

[Stromfahrer]

Ich konnte das Panel inzwischen mehrere Zyklen durchmessen und komme zu folgendem Ergebnis:

• Die Nennkapazität des Akkus von 2600 mAh ist korrekt und wird auch erreicht. Ich komme inklusive zwischengeschaltetem Messgerät wiederholt auf rund 2560 mAh.
• Der Akku liefert am USB-Ausgang 500 mAh. Wenn das angeschlossene Gerät das verlangt, fließen auch 1000 mAh.
• Der Wandler liefert einen sauberen Job ab (stabile Spannung), solange Energie da ist.
• Bei leerem Akku liegen dennoch bereits nach einer Minute 5,08 V bei 480 mA am USB-Ausgang an. Das kann man zu diesem Zeitpunkt natürlich nicht dauerhaft entnehmen.
• Das Solarpanel liefert bei korrekter Ausrichtung knapp 1,6 Watt. Das passt auch zu den für organische Panels erwartbaren Leistungswerten bei dieser Fläche. In der Praxis konnte ich ohne Standardtestbedingungen reproduzierbar ca. 800 mAh in 4½ bis 5 Stunden solar ernten*⁾.

Aus all dem ergibt sich:

• Die optimale Nutzung des Systems heißt: Ausrollen, ausrollen, ausrollen.
• Direkte Ladung vom Panel (bei leerem Akku) ist nur für Geräte mit geringen Stromanforderungen möglich, z.B. normale Handys oder Stirnlampen, bzw. Geräte, die einen geringeren Strom akzeptieren.
• Immerhin: Wenn der Akku in Teilen geladen ist, dann wird die Sonnenenergie bei angehängter Last direkt an den USB-Ausgang durchgereicht und gewissermaßen durch den Akku ergänzt. Es muss also nicht die gesamte Energie für das Smartphone erst in den Akku gepuffert werden. Dadurch entfallen für den solaren Teil die Ladeverluste der Batterie, was die Effizienz des Systems deutlich steigert.
• Ob es als autarkes Versorgungssystem für ein Smartphone auf längerer Tour ausreicht, hängt von der Region und den Gewohnheiten ab. Mehr Sonne, konsequentes Ausrollen in Pausen und im Camp sowie ein sparsamer Umgang mit der Energie im Smartphone sind dabei aber unabdingbar.

*) Die angegebenen Werte für das Panel habe ich indirekt gewonnen, indem ich zunächst mehrere Zyklen mit Netzteil gearbeitet habe und die entnehmbare Leistung in Relation zur geladenen Leistung im Bereich von 10 bis 90% der Akkukapazität gesetzt habe. Nach den solaren Ladungen in diesem Bereich habe ich dann jeweils auf Basis der entnehmbaren Leistung zurückgerechnet. Die Angaben sind m. E. n. ±5% zu verstehen.

Bearbeitet 17. Oktober 2016 von Stromfahrer

[Trekkerling]

Hammerbeitrag. Respekt. Vielen Dank dafür.

Ich hab's bisher in der Zwischenzeit nur geschafft, den Akku mal am Netzteil zu laden und mit Freude festgestellt, dass er dann den E-Reader zu 95% lädt.

Sonnen-Ladeversuche scheiterten am zu dieser Jahreszeit zu sehr verschatteten Balkon, da kam kaum Ladung am Akku an.

Edit bzgl. Akkuleistung: das mit dem E-REader voll laden ist ja auch kein Wunder, hab grad nachgeschaut, der E-Reader (Tolino shine) hat wohl nur 1.500 mAh. Die sollte der 2.600 mAh vom HeLi-On schon vollmachen können. Wahrscheinlich war dann sogar noch was drauf nach dem Ladevorgang.

Bearbeitet 18. Oktober 2016 von Trekkerling

[Stromfahrer]

der E-Reader (Tolino shine) hat wohl nur 1.500 mAh. Die sollte der 2.600 mAh vom HeLi-On schon vollmachen können.

Gerade so. Die Annahme „Nennkapazität der PowerBank = Akkukapazität des Smartphones abzüglich gefühlter Verbrauchertäuschung seitens des PowerBank-Herstellers“ ist so nicht richtig.

Ohne das hier im Detail zu erklären, kannst du davon ausgehen, dass du bei einer USB-PowerBank (5 V Ein- und Ausgänge) rund 60% von deren Nennkapazität im Smartphone unterbringen kannst.

In deinem Fall also 2600 mAh x 0,6 = 1500 mAh.

Wenn der Akku des eBook-Readers ganz leer war, ist der des HeLi-on nach dem Wiederaufladen also auch.

[kImperator]

Die 60% würde ich nicht allgemein stehen lassen.

Wir haben zwei Stellen wo Verlustleistung auftreten kann:

 

Akku Powerbank (3,7V) -> Stepup Wandler (#1) auf 5V.

Im nächsten Schritt muss im Handy wieder auf 3,7V mit einem stepdown Wandler heruntergewandelt werden.

Jeder Wandler hat eine  Wirkungsgrad, der erste steckt in der powerbank und der zweite im Handy.

Wirkungsgrad #1* Wirkungsgrad #2 = Gesamt Wirkungsgrad.

In der von mir verwendeten powerbank ist Wirkungsgrad #1 bei 95%, Wirkungsgrad vom Handy ist ebenfalls jenseits der 90%, macht also einen Gesamtwirkungsgrad von 85%, nicht nur 60%

Hier muss jeder aber selbst ausmessen um für sich die Werte zu bestimmen.

Die nächste myog Powerbank btw soll einen Wirkungsgrad von 98% beim Entladen bekommen

[Stromfahrer]

Darum schrieb ich: „Ohne das hier im Detail zu erklären“. Dabei bleibe ich im Rahmen dieses Threads.

Es gibt die exakte Wissenschaft dahinter und das messbare Gesamtergebnis in der Praxis als Differenz zwischen Anfang und Ende. Alles weitere bequatschen wir besser auf dem Herbsttreffen.

Bearbeitet 19. Oktober 2016 von Stromfahrer

[Wallfahrer]

Hallo

 

vor 1 Minute schrieb kImperator:

Akku Powerbank (3,7V) -> Stepup Wandler (#1) auf 5V.

Die Step up oder down Wandler haben einen Wirkungsgrad zwischen 95 und 98 Prozent.

Wallfahrer

[Stromfahrer]

Hier noch eine preiswerte Alternative: SunnyBAG PowerTAB.

Im Vergleich zum HeLi-on hat das die doppelte Panelleistung und die doppelte Akkukapazität und das doppelte Gewicht. Also alles eine Frage des Strombedarfs.

Bearbeitet 4. November 2016 von Stromfahrer