Stromverbrauch für eine Power Station berechnen

von Mr. Togi16.05.2021Powerstationen

Das wichtigste im Überblick

Beim Kauf einer Power Station fragen sich viele als Erstes – welche brauche ich überhaupt?
Die Stationen unterscheiden sich nicht nur in Form, Farbe und Anschlüssen, sondern viel entscheidender ist die Kapazität der einzelnen Modelle. Denn was nützt mir eine supercoole Power Station mit allen Anschlüssen, wenn mir nach halber Zeit der Saft aus geht?
Da die Frage nach der richtigen Kapazität gar nicht so leicht zu beantworten ist, habe ich euch hier aufgeführt, was es dabei alles zu beachten gibt.

Grundsätzlich sind vor dem Kauf sechs entscheidende Fragen zu beantworten:

Welche Geräte möchte ich wie lange an der Power Station betreiben?
Wie finde ich den Verbrauch meiner Geräte heraus?
Welche Anschlüsse brauche ich?
Möchte ich über KFZ oder Solar nachladen?
Wie berechne ich den Verbrauch meiner Geräte?
Welche Kapazität brauche ich?

Gehen wir nun also Punkt für Punkt durch und ich zeige euch anhand von Beispielen, auf was ihr achten müsst.

1. Welche Geräte möchte ich wie lang an der Power Station betreiben?

Ich versuche euch nicht allzu sehr mit Formeln zu quälen, darum erkläre ich Euch alles anhand von fest definierten Beispielen.
Gehen wir also davon aus, dass wir die Power Station für unseren zweitägigen Campingausflug (48 Stunden) im Sommer bei rund 25°C nutzen wollen.

Wir haben also dabei:
1x Kompressorkühlbox, die auf 5°C kühlen soll, dabei verbraucht sie 8W pro Stunde
1x iPhone 12 mit einem 3.000mA-Akku, was wir täglich laden wollen
1x Drohne mit 2.250mA-Akku, die wir ebenfalls täglich laden wollen
1x Bluetooth Lautsprecher mit 2.230mA-Akku, den wir täglich halbvoll laden müssen
1x Haarföhn mit 800W um uns nach dem Baden die Haare zu föhnen

1. Auf das Gerät schauen

Meistens stehen die Leistungsangaben auf den Geräten drauf. Dabei findet ihr Angabe in Watt (W), in Wattstunden (Wh), Ampere (A) oder Milliampere (mA).
Das sind zwar vier Werte die uns eine ähnliche Aussage liefern, dennoch müssen wir diese Werte später so umrechnen, dass wir bei allen die gleiche Einheit haben. Aber dazu später mehr.

2. Ihr könnt ganz einfach danach googeln

Gebt dazu einfach den Namen eures Gerätes bei Google ein und schreibt dahinter entweder bei einem Akkubetriebenen Gerät „Kapazität“ oder bei einem Gerät ohne Akku „Leistung“ bzw. „Leistungsaufnahme“.

Beispiel: „iPhone 12 Akku Kapazität“

Manchmal findet ihr auch genauere Werte, wenn ihr „Leistungsaufnahme in Wh“ angebt. Damit erspart ihr euch am Ende das lästige Umrechnen. Das müsst ihr ausprobieren.
Solltet ihr die genaue Bezeichnung eures Gerätes nicht kennen, dann googelt nach der Art des Gerätes.

Beispiel: „Durchschnittsverbrauch Kühlschrank pro Stunde“

Dann solltet ihr die Angabe in „Wh“ also Wattstunden erhalten.

3. Mit einem Messgerät nachmessen

Es gibt für USB und auch für 230V Geräte Messgeräte, die nicht nur einen Momentanverbrauch messen, sondern auch einen Durchschnittsverbrauch berechnen können. Meist tun sie das in Wh oder kWh, was uns bei unserer späteren Berechnung zugutekommt.

Für USB-Geräte gibt es USB Multimeter wie dieses hier*, damit könnt ihr die Kapazität eures USB-Gerätes in Milliamperestunden (mAh) ermitteln. Dazu steckt ihr das Messgerät zwischen euer leeres USB-Gerät und dem Netzteil und lasst es vollladen. Am Ende könnt ihr dann die Akkukapazität ablesen.
Eins dieser Messgeräte stelle ich euch in diesem Video vor: https://youtu.be/f-O6OZvWDlQ

Für 230V-Geräte gibt es günstige Messgeräte für die Steckdose, diese findet ihr hier*. Es funktioniert ähnlich: einfach zwischen Steckdose und das zu messende Gerät hängen und anschließend die verbrauchte Leistung ablesen.
Damit könnt ihr zum Beispiel auch den Verbrauch des Föhns aus unserem Beispiel ermitteln. Steckt dieses Messgerät einfach beim nächsten Föhnen zwischen Föhn und Steckdose und lest anschließend den Verbrauch in Wh ab.

3. Welche Anschlüsse brauche ich?

Nehmen wir uns wieder die Beispiele aus Punkt Nummer 1 her und schauen, was wir für Anschlüsse benötigen:

1x 12V Zigarettenanzünder Anschluss für die Kühlbox
2x USB Ausgang für das iPhone und den Bluetooth Lautsprecher
2x 230V Ausgang für das Netzteil der Drohne und für den Haarföhn

Nun hat man ja nicht immer alle Geräte gleichzeitig angesteckt, also brauchen wir bei diesem Beispiel nur 1x USB-Anschluss und 1x 230V-Anschluss. Habt ihr Geräte, die gleichzeitig angesteckt sein müssen, dann müsst ihr natürlich auch auf die Anzahl der Anschlüsse achten.

4. Möchte ich über KFZ oder Solar nachladen?

Das ist auch eine sehr wichtige Frage, die die Kapazität eurer Power Station stark beeinflusst. Solltet ihr NICHT nachladen wollen oder können, dann muss natürlich eure Power Station von Anfang an ausreichend Kapazität haben, um damit, wie in unserem Beispiel, 48 Stunden durchzuhalten. Dabei solltet ihr nicht allzu knapp kalkulieren und lieber etwas Puffer einplanen, da man den Verbrauch nicht exakt berechnen kann. Aber dazu später mehr.

Solltet ihr über KFZ nachladen wollen, dann müsst ihr herausfinden wie viele Stunden ihr pro Tag mit eurem Auto unterwegs sein wollt. Sagen wir mal pauschal fünf Stunden pro Tag.
Nun schaut ihr in die Produktbeschreibung eurer bevorzugten Power Station, mit wieviel Watt (W) ihr im Auto laden könnt. Maximal sind dabei seitens der Autohersteller maximal 120W möglich. Die meisten Power Stationen liegen allerdings darunter, meistens um die 80-90W.
Nun gibts noch zu beachten, dass die Power Station natürlich nur während der Fahrt geladen werden sollte! Das ist sehr wichtig, denn sonst kann es passieren, dass sie eure Fahrzeugbatterie leer saugt und ihr euer Auto nicht mehr starten könnt. Also darauf unbedingt achten!

Habt ihr nun die Stunden(h), die ihr täglich fahren wollt und die Leistungsaufnahme der Power Station (W), könnt ihr ausrechnen, wieviel Kapazität pro Tag in eure Power Station wieder zurückfließt.

Formel: W * h = Wh
Beispiel: 90W * 5h = 450Wh

Seid ihr nun also pro Tag 5 Stunden unterwegs, könnt ihr die Power Station ungefähr mit bis zu 450Wh nachladen. Diese 450Wh addiert ihr am Ende einfach zu der benötigten Kapazität dazu, denn die steht euch ja quasi zur Verfügung. Außer ihr versucht die Station nachzuladen wenn sie voll ist, dann natürlich nicht 🙂

Möchtet ihr über Solar nachladen, dann wird die Sache leider etwas schwieriger, denn hier lässt sich die tägliche Sonnenausbeute nahezu nicht berechnen. Klar, ein Solar Panel wird mit einer maximalen Leistung angegeben, aber diese Leistung ist unter anderem von folgenden Faktoren stark abhängig:
– Standort des Panels (selbst zwischen Nord und Süddeutschland gibt es da Unterschiede)
– Jahreszeit
– Winkel
– Temperatur
– Effizienz
– und viele mehr…

Nehmen wir uns wieder ein typisches Solarpanel zur Hilfe – das PowerOak SP120 mit 120W.
Dieses Panel ist zwar nominal mit 120W angegeben, wird diesen Wert in der Praxis aber nie erreichen. Wenn es draußen recht kühl ist, das Panel exakt im 90°C Winkel zur Sonne ausgerichtet ist, es Frühling ist, usw. … dann kann es mit ganz viel Glück kurzzeitig bis 105W liefern. Aber das auch nur für ein paar Minuten oder maximal 1-2 Stunden. Danach sinkt die Sonne am Horizont, man müsste das Panel anders neigen, die Intensität der Sonne lässt nach, und so weiter…
Also ihr merkt schon, es ist gar nicht so einfach zu berechnen, wieviel ein Solar Panel pro Tag an Leistung bringt.

Ein Fakt kommt auch noch dazu, den viele vergessen: Nicht immer scheint die Sonne! Ihr habt auch mal Regentage dabei, wo ihr nicht nachladen könnt. Diese „Flaute“ sollte eure Power Station ebenfalls überbrücken können.

5. Wie berechne ich den Verbrauch meiner Geräte?

Kommen wir zum lästigsten Part und sicher auch für viele der Schwierigste. Nun müssen wir unsere gesammelten Werte alle irgendwie ins Verhältnis bringen. Das geht leider nur mit Um- und Zusammenrechnen, aber da müssen wir jetzt durch.

Da wir nun unter Umständen viele verschiedene Werte gesammelt haben, müssen wir alle erstmal auf eine Einheit bringen, um damit rechnen zu können. Welche Einheit nehmen wir? Ich persönlich rechne immer in Wattstunden(Wh), da sich dieser Wert bei allen Power Stationen wiederfindet. Außerdem ist Wattstunden unabhängig von der Spannung(U) und kann damit super berechnet werden.
Bei der Berechnung müssen wir darauf achten, immer mit den Grundeinheiten zu rechnen. Also Ampere(I), Spannung(U), Watt(W), usw.
Werte wie Milliampere(mA) oder Kilowattstunden(kWh) sind jeweils kleinere oder größere Einheiten und sind für nachfolgende Berechnungen ungeeignet.

Milliampere(mA) in Ampere(I) umrechnen:
Dieser Rechenschritt ist erstmal nur eine Umrechnung der Maßeinheit um im nächsten Schritt von Ampere(I) in Wattstunden(Wh) umrechnen zu können.
Um also von Milliampere(mA) auf Wattstunden(Wh) zu kommen, müsst ihr die Milliampere(mA) erstmal mit folgender Formel in Ampere(I) umrechnen und könnt dann mit der nachfolgenden Formel Ampere(I) in Wattstunden(Wh) umrechnen.

Formel: Milliampere(mA) / 1000 = Ampere(I)
Beispiel: 2250mA / 1000 = 2,25A

Ampere(I) in Wattstunden(Wh) umrechnen:
Hier sind leider zwei Berechnungsstufen nötig, da Ampere nur der Momentanverbrauch, bezogen auf die Spannung ist.
Um diesen Wert in Wattstunden umzurechnen, brauchen wir zum einen die Zeit(h) und zum anderen die Spannung(U), mit der dieses Gerät typischerweise betrieben wird.

Schritt – Ampere(I) in Watt(P) umrechnen:
Formel: Ampere(I) * Spannung(U) = Watt(P)
Beispiel: 1,70A * 230V = 391W
Schritt – Watt(P) mit der Zeiteinheit Stunde(h) die das Gerät Strom braucht in Wattstunden(Wh) umrechnen:
Formel: Watt(P) * Stunde(h) = Wattstunde(Wh)
Beispiel: 391W * 1h = 391Wh

Nun wissen wir, dass ein Gerät mit einer Leistungsaufnahme von 1,70A in einer Stunde ungefähr 391Wh verbraucht.

Watt(W) in Wattstunden(Wh) umrechnen:
Das ist so ziemlich die einfachste Formel, denn hier brauchen wir nur die Zeit(h), die das Gerät laufen soll. Um alle Werte erst einmal auf eine einheitliche Rechengröße zu bringen, berechne ich jedes Gerät mit einer Laufzeit von einer Stunde. Später berechnen wir noch den Verbrauch jedes Gerätes auf die entsprechende Laufzeit.

Formel: Watt(W) * Stunde(h) = Wattstunde(Wh)
Beispiel: 391W * 1h = 391Wh

6. Welche Kapazität brauche ich?

Dazu bringen wir jetzt alle Geräte aus unserem Beispiel unter 1. auf eine Einheit, also auf Wattstunden(Wh).

Kompressorkühlbox:
Die Kühlbox hat einen Verbrauch von 8W und wir wollen alle Geräte auf 24 Stunden berechnen.

Formel: Watt(P) * Stunde(h) = Wattstunde(Wh)
Beispiel: 8W * 24h = 192Wh

iPhone 12:
Das Handy mit 3.000mAh Akku geht pro Tag einmal auf 0% leer und muss nachgeladen werden.

Formel: Milliampere(mA) /1000 = Ampere(I)
Beispiel: 3.000mA / 1000 = 3A

Formel: Ampere(I) * Spannung(U) = Watt(P)
Beispiel: 3A * 5V = 15W

Anmerkung: Kleine Besonderheit bei der Akkuberechnung. Der Akku ist bereits in Kapazität also Milliamperestunden(mAh) angegeben, was gleichzusetzen ist mit Wh, darum entfällt das Hochrechnen auf eine Stunde. Also rechnen wir im letzten Schritt einfach nur noch mal 1. Das bedeutet allerdings nicht, dass das Handy in einer Stunde geladen sein muss. Es dient nur als Rechenfaktor weil wir ja die Zeiteinheint bereits in der Kapaziät enthalten haben.

Formel: Watt(W) * 1 = Wattstunden(Wh)
Beispiel: 15W * 1h = 15Wh

Drohne DJI Mavic Mini 2:
Die Drohne mit 2.250mAh Akku geht pro Tag einmal auf 0% leer und muss nachgeladen werden.

Formel: Milliampere(mA) /1000 = Ampere(I)
Beispiel: 2.250mA / 1000 = 2,25A

Formel: Ampere(I) * Spannung(U) = Watt(P)
Beispiel: 2,25A * 7,7V = 17,33W

Anmerkung: Kleine Besonderheit bei der Akkuberechnung. Der Akku ist bereits in Kapazität also Milliamperestunden(mAh) angegeben, was gleichzusetzen ist mit Wh, darum entfällt das Hochrechnen auf eine Stunde. Also rechnen wir im letzten Schritt einfach nur noch mal 1. Das bedeutet allerdings nicht, dass die Drohne in einer Stunde geladen sein muss. Es dient nur als Rechenfaktor weil wir ja die Zeiteinheint bereits in der Kapaziät enthalten haben.

Formel: Watt(W) * 1h = Wattstunden(Wh)
Beispiel: 17,33W * 1h = 17,33Wh

Bluetooth Lautsprecher Bose Soundlink Mini:
Das Lautsprecher mit 2.230mAh Akku geht pro Tag einmal auf 50% leer und muss nachgeladen werden. Da er nur zur Hälfte leer ist, bedeutet das, das noch die halbe Kapazität des Akkus vorhanden ist. Also berechnen wir erstmal durch 2.

Formel: Milliampere(mA) / 2 = Milliampere(mA)
Beispiel: 2.230mAh / 2 = 1.115mAh

Formel: Milliampere(mA) /1000 = Ampere(I)
Beispiel: 1.115mA / 1000 = 1,12A

Formel: Ampere(I) * Spannung(U) = Watt(P)
Beispiel: 1,12A * 5V = 5,6W

Anmerkung: Kleine Besonderheit bei der Akkuberechnung. Der Akku ist bereits in Kapazität also Milliamperestunden(mAh) angegeben, was gleichzusetzen ist mit Wh, darum entfällt das hochrechnen auf eine Stunde. Also rechnen wir im letzten Schritt einfach nur noch mal 1. Das bedeutet allerdings nicht, dass das der Lautsprecher in einer Stunde geladen sein muss. Es dient nur als Rechenfaktor weil wir ja die Zeiteinheint bereits in der Kapaziät enthalten haben.

Formel: Watt(W) * 1 = Wattstunden(Wh)
Beispiel: 15W * 1 = 5,6Wh

Haarföhn:
Wir haben vor uns mit unserem 800W Haarföhn einmal am Tag ungefähr für 15 Minuten die Haare zu föhnen.

Formel: Watt(P) * Stunde(h) = Wattstunde(Wh)
Beispiel: 800W * 0,25h = 200Wh

Gesamtverbrauch:

So, das Gröbste ist geschafft. Wir haben nun die Wattstunden für jedes Gerät pro Tag (also pro 24 Stunden) berechnet. Nun müssen wir nur noch alle Werte addieren und kommen auf unseren Gesamtstromverbrauch in Wattstunden(Wh) pro Tag:

Beispiel: 192Wh (Kühlbox) + 15Wh (Handy) + 17,33Wh (Drohne) + 5,6Wh (Bluetooth Lautsprecher) + 200Wh (Haarföhn) =

429,93Wh pro Tag!

Da wir allerdings zwei Tage in der Natur verbringen möchten, rechnen wir unseren Tagesverbrauch mal zwei.

429,93Wh * 2 Tage = 859,86Wh

Da kommt schon ordentlich was zusammen, oder?

Was gibt es sonst noch zu beachten?

1. Theorie vs. Praxis

Seid euch bitte bewusst, dass es sich bei diesen Rechnungen nur um rein theoretische Werte handelt. Jedes elektrische Gerät hat nicht exakt die Leistung, die auf den jeweiligen Geräten drauf steht oder die angegebene Leistung variiert. Ihr kennt das zum Beispiel von eurem Handy oder Laptop. Nutzt ihr die Geräte viel, spielt ihr Spiele darauf oder ähnliches, dann ist der Akku ziemlich schnell leer. Darum kann man den Stromverbrauch dieser Geräte nur schwer berechnen. Ich empfehle dabei immer mit einem Durchschnittswert zu rechnen, oder wenn man sich unsicher ist mit dem Maximalwert.

2. Die Elektronik der Power Station verbraucht Strom

Seid euch bewusst, das die Power Station im eingeschaltetem Zustand immer etwas Energie für sich selbst benötigt. Der Größte Stromfresser einer Power Station ist in diesem Fall der Wechselrichter. Der braucht Strom um aus der Batteriespannung 230V für die AC-Anschlüsse zu machen. Bei einer Jackery Explorer 500 zum Beispiel, sind das etwa 7W im Standby Betrieb. Aber nicht nur das, auch bei der Umwandlung mit angestecktem Verbraucher wird noch mal extra Strom verbraucht. Habt Ihr also den AC-Ausgang dauerhaft für ein Gerät in Benutzung, dann solltet ihr den Errechneten Verbrauch noch mal mit 0,85 Multiplizieren, das entspricht in etwa dem Verlustfaktor.

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