Ich wollte eigentlich nur eine Kühlbox.
Eine ganz einfache Kühlbox, die unterwegs meine Getränke und Lebensmittel kalt hält.
Dann kam die Frage: Wie lange soll das Ding eigentlich laufen? Und damit begann das Problem.
Denn sobald man anfängt, sich mit Kompressor-Kühlboxen, Batterien und Powerstations zu beschäftigen, wird es erstaunlich schnell kompliziert. Die eine Kühlbox wird mit 30 Watt angegeben, die nächste mit 2,5 Ampere. Bei einer Batterie stehen plötzlich 100 Ah auf dem Typenschild und bei einer Powerstation 1.200 Wh. Und dann stellt sich die eigentlich interessante Frage: Wie lange läuft die Kühlbox damit?
Watt, Ampere, Ah und Wh – warum muss das alles so kompliziert sein?
Genau hier bin ich bei meiner Suche irgendwann ausgestiegen.
Ein Beispiel: Meine Kühlbox wird mit einer Stromaufnahme von 2,5 A bei 12 V angegeben. Damit lässt sich zunächst die Leistung berechnen:
2,5 A × 12 V = 30 W
Soweit noch einfach. Jetzt kommt beispielsweise eine 12-Volt-Batterie mit 100 Ah dazu. Auch daraus lässt sich eine theoretische Energiemenge berechnen:
100 Ah × 12 V = 1.200 Wh
(Als Faustformel merke ich mir das einfach so: Ah × Volt = Wh. Egal ob Batterie oder Powerstation – am Ende zählt immer die Wattstunden-Zahl.)
Jetzt könnte man also einfach rechnen:
1.200 Wh ÷ 30 W = 40 Stunden
Problem gelöst? Leider nicht ganz. Denn eine Batterie sollte man nicht unbedingt vollständig entladen. Außerdem läuft der Kompressor einer Kühlbox nicht permanent. Und wenn noch eine Solaranlage ins Spiel kommt, wird die ganze Sache noch interessanter.
Eine eigene Lösung
Statt Taschenrechner und Excel, ein Tool das nicht als komplizierte wissenschaftliche Simulation gedacht ist. Es soll eine ganz praktische Frage beantworten:
Wie lange kann meine 12-V-Kompressor-Kühlbox ungefähr mit meinem Energiespeicher laufen?
Dabei kann ich verschiedene Werte ausprobieren und direkt vergleichen.
Die Kühlbox eingeben
Bei der Kühlbox kann ich entweder die Stromaufnahme oder die Leistung angeben. Beispielsweise:
- Stromaufnahme: 2,5 A
- oder: Leistung: 30 W
Beides führt bei 12 V zum gleichen Ausgangspunkt. Das Programm rechnet eine Stromangabe intern mit 12 V in Watt um. Das finde ich wesentlich praktischer, weil Hersteller ihre technischen Daten leider nicht immer auf die gleiche Weise angeben. Bei der einen Kühlbox steht der Stromverbrauch dabei, bei der anderen die Leistungsaufnahme. Warum also nicht einfach beides akzeptieren?
Der Energiespeicher
Beim Energiespeicher gibt es ebenfalls zwei Möglichkeiten. Bei einer klassischen 12-V-Batterie kann ich beispielsweise 100 Ah eingeben. Bei einer Powerstation steht dagegen meistens bereits eine Angabe wie 1.200 Wh auf dem Datenblatt. Auch hier muss ich mich also nicht erst selbst hinsetzen und umrechnen.
Das Programm übernimmt die Umrechnung der Ah-Angabe in Wh automatisch. Gleichzeitig verhindert die Oberfläche, dass ich versehentlich beide Werte gleichzeitig eingebe.
Aber 100 Ah sind nicht automatisch 1.200 Wh nutzbare Energie
Und hier kommt ein Punkt ins Spiel, den man bei solchen Rechnungen gerne übersieht: Die theoretische Kapazität einer Batterie ist nicht unbedingt die Energie, die ich tatsächlich sinnvoll nutzen kann.
Deshalb gibt es im Rechner eine einfache Auswahl für den Batterietyp. Aktuell kann zwischen
- Blei – 50 % nutzbar
- LiFePO₄ – 80 % nutzbar
gewählt werden. Der Rechner berücksichtigt diesen Faktor bei der Berechnung der tatsächlich nutzbaren Energie. Das sind bewusst vereinfachte Annahmen und keine Aussage darüber, dass jede Batterie dieses Verhalten exakt zeigt. Der Rechner soll schließlich keine Batteriemessung ersetzen, sondern mir bei der Planung helfen.
Und dann ist da noch der Kompressor
Das ist wahrscheinlich der Punkt, der bei einer Kühlboxrechnung am meisten Unterschied macht. Wenn auf dem Typenschild beispielsweise 30 Watt stehen, bedeutet das nicht automatisch 30 Watt × 24 Stunden. Denn ein Kompressor läuft normalerweise nicht ständig. Er schaltet sich ein, wenn gekühlt werden muss, und wieder aus, wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist.
Deshalb kann ich im Rechner optional einen sogenannten Duty Cycle berücksichtigen. Ich kann beispielsweise 40 % einstellen. Dann wird für die Berechnung angenommen, dass die Kühlbox durchschnittlich nur 40 % der Zeit ihre angegebene Leistung benötigt. Aus 30 Watt werden damit rechnerisch:
30 W × 0,4 = 12 W durchschnittliche Leistung
Und plötzlich sieht die Laufzeit schon ganz anders aus. Im Programm ist dieser Bereich bewusst als optionales „Feintuning“ umgesetzt – standardmäßig ist der Duty Cycle deaktiviert.
Solar macht die Sache noch interessanter
Wenn ich mit einer Powerstation oder Batterie unterwegs bin, liegt natürlich die Idee nahe, das Ganze mit einem Solarpanel zu kombinieren. Deshalb kann der Rechner optional auch ein Solarpanel berücksichtigen. Dafür werden drei Werte benötigt:
- Leistung des Panels in Wp
- durchschnittliche Sonnenstunden pro Tag
- angenommener Ladewirkungsgrad
Beispielsweise könnte ich ein 100-Wp-Panel und fünf Sonnenstunden pro Tag eingeben. Der Rechner berücksichtigt anschließend zusätzlich einen einstellbaren Wirkungsgrad, standardmäßig sind 80 % eingestellt.
Auch hier gilt allerdings: Das ist eine theoretische Rechnung. „Fünf Sonnenstunden“ bedeutet schließlich nicht automatisch, dass das Panel fünf Stunden lang seine Nennleistung liefert. Wetter, Ausrichtung, Verschattung, Temperatur und viele andere Faktoren spielen in der Realität eine Rolle. Der Rechner soll deshalb eher beantworten: Was wäre unter den angenommenen Bedingungen ungefähr möglich?
Was spuckt der Rechner am Ende aus?
Die Ausgabe ist bewusst einfach gehalten. Zunächst wird die Laufzeit ohne Solar berechnet, das Ergebnis wird sowohl in Stunden als auch in Tagen ausgegeben.
Wenn Solar aktiviert wurde, kommt zusätzlich eine zweite Berechnung dazu. Der Rechner ermittelt dabei den täglichen Energieverbrauch der Kühlbox und zieht davon die theoretisch erzeugte Solarenergie ab. Zwei Fälle sind dabei möglich:
- Deckt die Solarenergie den angenommenen Tagesverbrauch vollständig ab, meldet das Programm eine theoretisch unbegrenzte Laufzeit – die Batterie wird an einem durchschnittlichen Tag nicht weiter entladen, als sie durchs Panel wieder aufgeladen wird.
- Reicht die Solarenergie nicht ganz aus, berechnet der Rechner, wie viel Energie täglich zusätzlich aus der Batterie fehlt, und ermittelt daraus, wie viele Tage die verbleibende nutzbare Batteriekapazität diese Lücke noch ausgleichen kann.
Warum ich mir das überhaupt gebaut habe
Eigentlich ist das Programm ein ziemlich gutes Beispiel dafür, warum ich solche kleinen Tools gerne selbst baue. Ich wollte keine wissenschaftliche Abhandlung über Batterietechnik schreiben, und ich wollte auch nicht zwanzig Datenblätter miteinander vergleichen. Ich wollte schlicht eine Frage beantworten: Reicht diese Batterie für diese Kühlbox? Und wenn nicht: Wie groß muss der Energiespeicher ungefähr sein?
Mit dem Rechner kann ich verschiedene Szenarien durchspielen, bevor ich Geld ausgebe. Das ist für mich der eigentliche Sinn des Programms.
Eine wichtige Einschränkung
Natürlich sollte man die Ergebnisse nicht mit einer Stoppuhr in der Hand als Garantie betrachten. Der Rechner arbeitet mit Annahmen. Insbesondere der Duty Cycle einer Kühlbox kann sich je nach Außentemperatur, eingestellter Temperatur, Beladung und Nutzung deutlich verändern. Auch die tatsächliche nutzbare Batteriekapazität hängt vom verwendeten Akku und den Betriebsbedingungen ab. Bei Solar gilt das natürlich noch viel mehr.
Das Ergebnis ist deshalb eine Planungshilfe und keine Garantie für die tatsächliche Laufzeit. Und genau so würde ich das Tool auch verstanden wissen.
Fazit
Am Ende hat sich meine ursprüngliche Frage also etwas verselbstständigt. Ich wollte eigentlich nur herausfinden, welche Kühlbox und welche Batterie für meine Zwecke geeignet sind. So ist dieses Tool entstanden.
Und weil ich mir dachte, dass ich mit diesem Problem vermutlich nicht alleine bin, stelle ich das Tool auch anderen zur Verfügung. Vielleicht hilft es dem einen oder anderen dabei, vor dem nächsten Camping-, Festival- oder Roadtrip nicht nur die Größe der Kühlbox zu planen, sondern auch die dazu passende Energieversorgung.
Download
Ah oder Wh? Der Rechner macht aus Kühlbox- und Akkudaten eine verständliche Laufzeit – wahlweise mit Solar.
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