Installation, Leistungs- und Kapazitätstest
Inhaltsverzeichnis
Woher kommt die Energie beim Biken?
Wer mit dem Fahrrad unterwegs ist und dabei sein Smartphone als Navigationssystem verwendet, wird ohne zusätzliche Energiequelle nur kurze Touren bewältigen können. Smartphone-Displays benötigen in der Regel maximale Displayhelligkeit, um im Freien gut ablesbar zu sein. Display, GPS-Empfang und Prozessorbelastung bei Navi-Apps sorgen für einen besonders hohen Energieverbrauch.
Eine Lösung des Problems sind Powerbanks, welche in allen Größen und Ausführungen schon recht preiswert zu haben sind (siehe Powerbank Vergleichstest), aber vor jeder Tour geladen werden müssen und auch irgendwann leer sind. Solarenergie kann eine Lösung sein, wenn das Wetter passt und an Bike oder Rucksack entsprechende Befestigungsmöglichkeiten praktisch nutzbar sind.
Um dauerhaft und wetterunabhängig auf dem Bike mit Energie versorgt zu sein, bietet sich insbesondere bei längeren Touren eine Energieversorgung über einen Fahrrad-Dynamo an. Moderne Nabendynamos haben geringe Leerlaufverluste und Wirkungsgrade bis zu 65 Prozent. Doch ein Dynamo erzeugt eine Wechselspannung und stark schwankende Leistungen. Um diese Energie sinnvoll und effizient für unsere mobilen Geräte wie Smartphone, Navi, Digicam oder andere 5-Volt-Verbraucher zu nutzen, wird ein Gleichrichter bzw. ein Laderegler benötigt, der eine stabile 5-Volt-Gleichspannung erzeugt.
Die Lösung NC-17 APPCON GT #1 (ehemals Dynamo Harvester)
Eine solche Lösung bietet die Firma NC-17 mit dem APPCON GT #1 an. Das Produkt wird bereits seit einiger Zeit auch unter dem Namen Dynamo Harvester vertrieben. APPCON GT #1 nimmt die Energie des Nabendynamos als Wechselspannung auf, erzeugt eine Gleichspannung und lädt damit seinen internen 3000 mAh starken Pufferakku. Über eine USB-A-Buchse können USB-Verbraucher angeschlossen und geladen werden. Optional kann APPCON GT #1 über Bluetooth mit einem Smartphone (Android iOS) gekoppelt werden. Über den Dynamo kann die Anzahl der Radumdrehungen gezählt und Geschwindigkeit sowie Entfernung zuverlässig ermittelt werden. Die App dient gleichzeitig als Fahrradtacho und zeichnet Touren selbstständig über GPS auf.
Technische Daten (Herstellerangaben)
Der Hersteller macht folgende Angaben.
- Schutzart: IP43 (Schutz vor Sprühwasser)
- Pufferakku: Lithium-Ionen 3000 mAh (11,1 Wh)
- Ausgangsleistung über USB-Buchse: 5 Watt (5v@1A)
- Fahrradlicht Ausgang: vom Dynamo
- Wirkungsgrad: 80 Prozent (je nach Betriebsart)
- Sensoren: Strecke, Höhenmesser, Temperatur
- Abmessungen: 148 x 30 mm (Tasche 190 x 45 mm)
- Gewicht: 116 Gramm (inkl. Tasche und Kabel 236 Gramm)
Test NC-17 APPCON GT #1
Wir haben Appcon GT#1 mit einem Shutter Precision Nabendynamo PD-8 an einem 26 Zoll großen MTB ausführlich getestet. Der PD-8 ist ein guter Nabendynamo im gehobenen Preissegment. Unsere Testergebnisse gelten zwar nur für den PD-8, doch liegen die Leistung und Wirkungsgrad der meisten Nabendynamos recht nahe beieinander, so dass die Ergebnisse mit etwas Toleranz durchaus auch auf andere Dynamos zu übertragen sind. Der Wirkungsgrad guter Nabendynamos liegt zwischen 50 und 65 Prozent. Das bedeutet, dass 50-65 Prozent der Bewegungsenergie (welche wir als Fahrrad zusätzlich aufbringen müssen) in Strom umgewandelt werden. Wie viel von dieser Energie letztendlich im Smartphone-Akku landet, ist hingegen vor allem vom Wirkungsgrad des Gleich- bzw. Ladereglers abhängig, also vom Wirkungsgrad des Appcon GT#1. Der Hersteller wirbt mit einem Wirkungsgrad von 80 Prozent.
Installation NC-17 APPCON GT #1
Die Installation am Fahrrad ist schnell und einfach zu erledigen. Dank mitgelieferten Kabelbindern, Klettbändern und einer passenden Tasche lässt sich der APPCON GT #1 gut am Rahmen oder unter dem Lenker befestigen. Das mitgelieferte Ladekabel wird mit dem Dynamo verbunden. Zusätzlich kann eine bestehende Standard-Beleuchtungsanlage über das Kabel angeschlossen werden.
Hinweis
Wenn die Beleuchtungsanlage in Betrieb ist, erfolgt keine Ladung des internen Pufferakkus. Der USB-Ausgang kann jedoch zum Laden verwendet werden, bis der interne Pufferakku leer ist. Die Tachofunktionalität bleibt jedoch erhalten! APPCON GT #1 ist folglich nicht für Nutzer geeignet, die auch tags mit Licht fahren wollen. Am besten verwendet man eine Beleuchtung mit Schalter oder automatischer Helligkeitssteuerung.
Auch wenn die Tasche deutlich größer ist als der Appcon GT#1, ist es etwas fummelig, das Gerät zu entnehmen bzw. einzulegen oder ein USB-Gerät anzuschließen. Die Ladekabel sind an den APPCON GT #1 über offenliegende Kontakte angeschraubt. Metallgegenstände sollten also nicht zusätzlich in der Tasche transportiert werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden (z.B. kleiner Schraubenzieher).
Die Kabelbefestigung und Kabelführung direkt am APPCON GT #1 wird beim Entnehmen bzw. Einlegen des APPCON GT #1 stark beansprucht und Kabelbrüche sind nur eine Frage der Zeit. Wir haben das Ladekabel daher mit etwas Isolierband zusätzlich fixiert, keine schöne aber dafür eine effiziente Lösung.
Der USB-Ausgang ist mit einer Gummischutzkappe gegen Staub und Schmutz geschützt. Leider ist die Befestigung der Kappe bei uns recht schnell abgerissen. Insgesamt könnte man für den hohen Preis des APPCON GT #1 eine hochwertigere und in Bezug auf die Verkabelung durchdachtere Lösung erwarten. Auch wenn der Akku durch die Tasche zusätzlich geschützt ist, wäre eine höhere Schutzklasse als IP43 (Sprühwasser) wünschenswert.
Eingangsleistung über Nabendynamo
Die AppconGT App zeigt die aktuelle Dynamoleistung in Watt an. Wir haben diese Angabe mit den Fahrgeschwindigkeiten zu einer Leistungskurve verarbeitet:
Uns ist aufgefallen, dass die angezeigte Dynamoleistung bei höheren Geschwindigkeiten etwas geringer ist, wenn gleichzeitig der USB-Ausgang belastet wird. Eine Erklärung haben wir dafür nicht.
Wirkungsgrad APPCON GT #1
Im zweiten Schritt haben wir überprüft, wie viel von der in der App angezeigten Leistung auch tatsächlich über den Akku gespeichert und am USB-Ausgang zur Verfügung steht (Pufferbetrieb). Dazu haben wir den internen Akku vollständig entladen und dann mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten eine bestimmte Zeit geladen. Danach haben wir den Akku mit einer Last von 500 mA erneut entladen und die Kapazität gemessen. Unser Testergebnis zeigt einen Wirkungsgrad (im Pufferbetrieb) von:
- 65 % bei einer Dynamoleistung von 3,0 Watt* (ca. 14 km/h)
- 65 % bei einer Dynamoleistung von 5,0 Watt* (ca. 17 km/h)
* in der App als Dynamoleistung angezeigt
Diese Werte sind mit Vorsicht zu genießen! Es gibt zu viele weitere Faktoren (Geschwindigkeit, Temperatur, Ladezustand des Akkus, Leistungskurve des Dynamos, usw.), die Einfluss auf den Wirkungsgrad haben. Weiter wurde der Wirkungsgrad nur in Bezug auf die Werte der von APPCON GT #1 selber angezeigten Leistungsmessung des Dynamos berechnet. Stimmt schon diese Messung von APPCON GT #1 nicht, passt auch die Berechnung des Wirkungsgrades nicht.
Die Herstellerangabe zum Wirkungsgrad mit 80 Prozent bezieht sich vermutlich auf den direkten Betrieb, ohne den Umweg über den Akku. Wir haben versucht auch diesen Wirkungsgrad zu messen, indem wir im Fahrbetrieb entladen haben. Durch Beobachtung der Akkuspannung war es grob möglich zu sehen, ob Ein- und Ausgangsleistung sich die Waage halten. Auf diese Weise haben wir einen Wirkungsgrad von ca. 70-80 Prozent ermittelt, abhängig von der Geschwindigkeit.
Somit ist die Herstellerangabe durchaus glaubwürdig und der APPCON GT #1 hat in der Tat einen sehr hohen Wirkungsgrad.
Also Achtung: In der App wird tatsächlich die Dynamoleistung angezeigt. Die letztendlich über den USB-Ausgang zur Verfügung stehende Leistung beträgt nur ca. 70-80 Prozent des Wertes. Wird die Energie erst später (Pufferbetrieb) über den Akku abgerufen, beträgt die Leistung ca. 65 Prozent.
Insgesamt ist die Ladeleistung beeindruckend! Ein modernes Smartphone verbraucht mit hellem Display und aktiver Navi-App zwischen 2 und 3 Watt (Tablets auch mehr). Diese Leistung wird (Verlustleistung bereits abgezogen) bereits mit ca. 13-15 km/h erreicht. Diese Durchschnittsgeschwindigkeit ist im flachen Gelände problemlos, im Mittelgebirge zumindest bei sportlicher Fahrweise gut zu erreichen.
In der Praxis bedeutet das, egal wie lange die Tour dauert, das Smartphone kann dauerhaft betrieben werden!
Tipp
Da die Leistung ab 25 km/h kaum mehr zunimmt, ist eine schnellere Fahrt aus Gründen der Effizienz nicht sinnvoll. Bergab macht es deshalb Sinn, bewusst maximal 25 oder besser 20 km/h zu fahren, um möglichst lange in den Genuss einer hohen Ladeleistung zu kommen und die beim Bergauffahren gewonnene Lageenergie nicht zu verschwenden.
Gesamtwirkungsgrad
Geht man beim Dynamo von einem Wirkungsgrad von 60 % und beim APPCON GT #1 von einem Wirkungsgrad von 75 % aus, ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von 45 Prozent! Der Wirkungsgrad ist sicher nicht für alle Geschwindigkeiten gleich, aber für eine grobe Abschätzung der aufzubringenden Leistung reicht diese einfache Rechnung. Um also sein Smartphone mit ca. 7,5 Watt zu laden, muss an den Pedalen eine zusätzliche Last von ca. 16,5 Watt erbracht werden. Das sind immerhin gut 10 Prozent der Dauerlast, die ein wenig trainierter Radler zu leisten imstande ist. In der Praxis ergibt sich vor allem bei höheren Geschwindigkeiten ein spürbarer Mehraufwand. Inwieweit diese zusätzliche Last ein Argument gegen einen Dynamo ist, muss jeder selbst beurteilen.
Schade in diesem Zusammenhang ist, dass APPCON GT #1 keine Möglichkeit bietet, automatisch nur dann zu laden, wenn es bergab geht. Der eingebaute barometrische Höhenmesser könnte die notwendigen Daten problemlos liefern. Weiter gibt es keine Möglichkeit, Appcon GT#1 zuhause vorzuladen, um so die zusätzliche Gesamtbelastung zu reduzieren!
Kapazität NC-17 APPCON GT #1
Nicht direkt über den USB-Port verbrauchte Energie wird im internen 3000-mAh-Lithium-Ionen-Akku gespeichert. Der Akku besitzt auf dem Datenblatt eine Kapazität von 11,1 Wattstunden. Natürlich gibt es bei der Umwandlung der Akkuspannung in die 5-Volt-Ausgangsspannung immer Verluste. Um den Akku zu schonen, wird die Entladung in der Regel etwas früher beendet, was ebenfalls dazu beiträgt, dass die in der Praxis nutzbare Kapazität etwas geringer ausfällt. Wir haben den APPCON GT #1 wie unsere sonstigen Powerbanks (siehe Vergleichstest) getestet und folgende Werte für die Kapazität ermittelt:
- Kapazität bei 500 mA Ausgangsleistung; 8,45 Wattstunden
- Kapazität bei 1000 mA Ausgangsleistung: 7,51 Wattstunden
Für was diese Kapazität ausreicht, sieht man in diesem Diagramm:
Für einen Pufferakku sind gut 8 Wattstunden eine recht hohe Kapazität. So benötigt man, selbst wenn kein Verbraucher angeschlossen ist, in der Regel eine Tagestour bei langsamer Fahrt (ca. 8 Stunden bei 10-12 km/h) oder einen halben Tag bei sportlicher Fahrt (ca. 4 Stunden bei 14-16 km/h), um den Akku vollständig zu laden. Leider gibt die App nur die aktuelle Dynamoleistung, nicht jedoch die erzeugte und gespeicherte Energiemenge an. Dabei wäre gerade dieser Wert sicher ein hoher Anreiz, fleißig Energie zu sammeln. Der Ladezustand des Pufferakkus kann nur über die Akkuspannung, welche in der App als Datenfeld zur Verfügung steht, abgeschätzt werden. Um aus der angezeigten Spannung den Ladezustand abschätzen zu können, sind jedoch tiefergreifende Kenntnisse über die Zusammenhänge von Lithium-Ionen-Akkuladetechniken (Konstantstrom gefolgt von Konstantspannungsphase) notwendig. Für den Laien ist es daher nahezu unmöglich zu wissen, welchen Ladezustand der interne Pufferakku hat. In Anbetracht des hohen Preises sollte der Nutzer eine Anzeige des Ladezustandes, der erzeugten Energiemenge und der aktuellen Ein-/Ausgangsleistung erhalten.
Ausgangsleistung über USB-Buchse
APPCON GT #1 verfügt über nur einen USB-Ausgang, welcher vom Hersteller mit einer Ausgangsleistung von 5 Watt (1 Ampere x 5 Volt) spezifiziert ist. Wir haben folgende Leistung und Spannung gemessen (bei vollem Akku und ohne Eingangsleistung):
Die Herstellerangabe kann nach unserem Test bestätigt werden, die erreichte Ausgangsleistung liegt mit maximal 5,5 Watt (5,01 Volt @ 1100 mA) sogar etwas darüber. Natürlich ist der APPCON GT #1 keine riesige Powerbank, weshalb die maximale Ausgangsleistung in Ordnung geht. Viele Smartphones können mittlerweile aber mit 10 und mehr Watt geladen werden. Zwar lassen sich diese Geräte in der Regel dennoch über APPCON GT #1 laden, es dauert nur etwas länger als vom Netzteil oder von einer stärkeren Powerbank gewöhnt.
Wird kein Strom mehr erzeugt, schaltet die USB-Buchse automatisch nach 4 Stunden ab. Um angeschlossene Geräte wieder laden zu können, muss man zunächst einige Meter fahren. Möchte man also sein Smartphone nach einer Tour laden, sollte man nicht zu lange warten. Man stelle sich vor, man hat auf einer anstrengenden Tagestour viel Energie gespeichert und möchte am späten Abend noch schnell seine Digicam laden. Sehr ärgerlich, wenn man dann zunächst wieder raus muss, um die Powerbank durch ein paar Umdrehungen zu aktivieren! Ein kleiner Taster zur manuellen Aktivierung des USB-Ausgangs wäre sinnvoll.
Hi,
Danke für den Test! War schon länger auf der Suche nach einem passende Lösung für meine nächste Bike-Tour. Mein Powerbank hat beim letzten Mal den Geist aufgegeben…
Grüße,
Peter
Kann man den bei euch auch zum Testen mieten wie die Navithek?
„Bergab macht es deshalb Sinn, bewusst maximal 25 oder besser 20 km/h zu fahren, um möglichst lange in den Genuss einer hohen Ladeleistung zu kommen und die beim Bergauffahren gewonnene Lageenergie nicht zu verschwenden.“
fahrradzukunft.de hat ermittelt, dass der Dynamo Harvester (auf dem der AppCon ja basiert) eine „maximum power point“ Regelung hat, die bei höheren Geschwindigkeiten sehr wohl auch eine höhere Leistung aufnimmt. Das damalige Modell hat in dem Testaufbau bis knapp 40km/h einen linearen Leistungsanstieg gezeigt (es wir dort noch ein „plus“ Modell erwähnt, das zum Testzeitpunkt nicht verfügbar war).
Damit könnte man bergab getrost laufen lassen, um die potentielle Energie in möglichst viel kinetische Energie umzuwandeln und dadurch im weiteren Streckenverlauf noch in den Genuss einer höheren Leistungsausbeute zu kommen. Mal abgesehen davon, dass ja insb. der Leistungsüberschuss interessant ist, der nicht für das angeschlossene Gerät gebraucht wird sondern den Pufferakku lädt.
Sollte der AppCon diesbzgl. also tatsächlich ein Rückschritt sein? Der Abfall der Anzeige bei Verwendung des USB-Ports ist sehr merkwürdig. Hier wären externe Messungen wünschenswert gewesen, die Anzeige in der App erscheint mir nicht sehr vertrauenswürdig.
(Abgesehen davon: sobald der Pufferakku voll ist, bringt es auch bei den Werten nichts mehr, bergab zu bremsen.)
Was ich bei dem Preis und der Technik richtig schwach finde: Das Ding zieht mit der aufwendigen mpp-Regelung bis zu 10W aus dem Dynamo und wird dann einfach parallel zur Beleuchtung angeklemmt? Es wäre nun wirklich kein Hexenwerk gewesen, noch einen auf 7,2V und 500mA begrenzten Ausgang für handelsübliche Dynamolampen zu spendieren (harmoniert evtl. nicht mit allen Lampen -bei B&M sind viele bis 7,2V DC spezifiziert), so dass neben den 3W für die Beleuchtung noch bis zu 7W für USB oder Akku übrig wären.
Also wir haben den Test auch mit dem Hersteller besprochen und er hat den gemessenen Werten nicht widersprochen, ich gehe also schon davon aus, dass die Kurve nach oben flach endet, auch da der maximale Ladestrom für eine 18650 Zelle vermutlich nicht zu hoch werden soll. Auch hier z.B. sieht man an den Werten eher eine flache Kurve: https://www.be-on-bike.de/de/harvester/specifications.html
Klar wenn man parallel auch Leistung abnimmt, könnte man auch mehr Energie zulassen, aber ich befürchte es ist nicht so…
Naja, die Kurve bei be-on-bike ist nicht wirklich flach, sondern nur sehr in die Breite gestreckt…
Inzwischen habe ich aber noch eine Diagramm mit dem Vergleich der Dynamo-Harvester-Modelle gefunden:
https://fahrradzukunft.de/bilder/22/steckdose-unterwegs-5/08-big.png
Das sieht Eurer Kurve doch schon sehr ähnlich. Und im direkten Vergleich sieht man dann auch, dass die maximale Leistung ja gar nicht sooo viel geringer ist als beim alten Modell, aber dafür schon in relevanten Geschwindigkeitsbereichen zur Verfügung steht. Vorallem aber scheint der in der App angezeigte Wert von max. 10W durchaus realistisch zu sein (die Verlustleistung dabei muss man ja auch in den Griff bekommen).
Nur eben das angebliche Einbrechen der aus dem Dynamo entnommenen Leistung bei Belastung des USB-Ausgangs (was wohl der Regelbetrieb sein dürfte) ist merkwürdig (und wurde bei Fahrradzukunft leider auch nicht nachgemessen). Es muss ja gar nicht mehr werden -aber 15% weniger wären schon ärgerlich.
Oder war zu dem Zeitpunkt der Messung der Akku evtl. schon im Konstantspannungsbereich der Ladekurve angekommen? Dann könnte das Gerät natürlich nicht mehr aufnehmen, als es an Akku + USB + Verlustleistung wieder loswird.
Liebe Radsport Freunde und Entwickler,
ich finde es super,dass sich in den letzten Jahren mehr Unternehmen mit diesem Thema Strom aus dem Naben Dynamo beschäftigen.
Ich bin kein Entwickler,mich interessieren deshalb die ganzen Kurven und Messungen nur zweitrangig,ich möchte nur ein funktionierendes Gerät,welches eine einfache,sichere und zweckmäßige Verwendung garantiert.
Meine Frage,wer fährt eine abfallende Strecke mit 20 oder 25 km/h ?Ich nicht,deshalb sollte das Gerät auch bei Abfahrten mit höheren Geschwindigkeiten funktionieren und keinen Schaden nehmen.
Wir sind gerade beim Testen des Zzing,weil Euer Gerät nicht verfügbar war und werden uns dann in absehbarer Zeit auch mit dem APPCON GT #1 beschäftigen,denn Navis sind sehr hungrig.
Wir fahren noch sehr sportlich 5-7000 km im Jahr und möchten mal unsere Strecken mit einer Cam aufzeichnen und die braucht viel Energie,aber leider gibt es auf dem Markt auch diesbezüglich noch nichts brauchbares,denn wir haben auch hier schon viele Geräte getestet.
Mit 71 Jahren,habe ich ja noch etwa 30 Jahre Zeit und hoffe die passenden Geräte zu finden.
In diesem Sinne wünsche ich viel Erfolg bei der Entwicklung und werde die Augen offen halten.
Die Gerlinger Rad Rowdeis Gerhard und Thomas
Ich hätte eine Frage zum Akku:
Meiner ist tiefenentladen (0.7V) und mir stellt sich die Frage, ob auf der Platine ein Schutz gegen Überspannung oder Tiefenentladung verbaut ist, oder ob ich einen Akku mit PBC einlegen kann, um zukünftige Tiefenentladung zu vermeiden.