Auf der Eurobike 2017 wurden zwei überarbeitete High-End-Ladelösungen
vorgestellt: Tout Terrain präsentierte »The Plug V plus«, NC17 zeigte den
»AppCon3000«. Beide beinhalten einen Pufferakku im Gabelschaftrohr und
versprechen hohe Ladeleistung. Für Ende 2017 waren uns Muster von beiden
versprochen worden – real dauerte dies aber bis Januar 2019. Zusammen mit
weiteren Modellen fanden diese beiden Neuheiten nun Eingang in die
Neuauflage der Artikelserie »Steckdose unterwegs«.
Tout-Terrain »The Plug V plus«
Bild 1: »The Plug V plus« von Tout Terrain aus Gundelfingen. Mittels
drehbarem Aluminium-Ring lässt sich der USB-C-Anschluss bei
Nichtbenutzung schließen. Das System wird inkusive integriertem Akku
fest im Gabelschaftrohr montiert. Laut Hersteller bietet »The
Plug V plus« gegenüber dem Vorgängermodell bei langsamer Fahrt deutlich
mehr Leistung vom Nabendynamo.
Die älteren Ausführungen von »The Plug« konnten uns in den zurückliegenden
Tests der Steckdose-Unterwegs-Reihe bei Fahrgeschwindigkeiten unter 20 km/h nicht überzeugen – sie lieferten in diesem Bereich oft gar keinen
Strom. »The Plug V plus« ist nun eine komplette Neuentwicklung. Als erster
Nabendynamo-Ladeadapter wird er mit einem USB-C-Anschluss angeboten, der
bei Nichtbenutzung mit einem eleganten und robusten Aluminiumring dicht
verschlossen werden kann. Noch ist USB-C bei Smartphones die Ausnahme,
aber beginnend mit neuen hochpreisigen Geräten scheint sich dieser
Standard langsam auszubreiten. Ansonsten braucht man eben noch ein
Adapterkabel. »The Plug V plus« wird fest in das Gabelschaftrohr
eingebaut. Das Kabel zum Nabendynamo wird elegant und unsichtbar von unten
durch den Gabelkopf angeschlossen. Eine Status-LED gibt Auskunft zum
Betriebsmodus – aber nur sehr grobe Informationen zum Ladestand des
LiFePO4-Pufferakku. Die Kapazität dieses Akkus liegt bei ca. einem Drittel
eines modernen Smartphone-Akku. »The Plug V plus« ist somit nicht dafür
gedacht einen halben Tag zu radeln und erst in den Pausen das Smartphone
daran anzuschließen. LiFePO4 hat den Nachteil einer geringeren
Energiedichte, verspricht dafür aber eine lange Lebensdauer und wenig
Probleme bei extremen Temperaturen.
NC-17 »Appcon3000«
Bild 2: »AppCon3000« von NC17 aus Köln. Leicht lässt sich das Gerät mit
integrierter 3.000-mAh-Powerbank aus der Hülse im Gabelschaftrohr
entnehmen. Die Verbindung zum Nabendynamo und zu USB-Verbrauchern
erfolgt über kurze, fest angebrachte Kabel.
Der »DynamoHarvesterPlus« von Thomas Treyer war bislang der
leistungsfähigste kommerzielle Ladeadapter auf dem Markt. Mechanisch war
das Produkt aber noch nicht so überzeugend, was die Abdichtung und
elektrische Anschlüsse anbelangt. Vor einiger Zeit hat die Kölner Firma
NC-17 – bekannt u.a. für ihre hochwertigen BMX-Pedale – Herrn Treyer ins
Boot geholt und den »DynamoHarvesterPlus« als »Appcon GT« vertrieben. Nun
gibt es den neuen »Appcon3000«. Dieser Ladeadapter kann entweder temporär
in einer speziellen Hülse im Gabelschaftrohr untergebracht werden, aber
auch am Flaschenhalter oder schlicht in der Lenkertasche »lose« betrieben
werden. Das Kabel zum Nabendynamo hat eine wasserdichte, robuste
Steckverbindung. Mit einem Adapterkabel kann der Pufferakku daran auch per
USB-Netzteil aufgeladen werden. Die USB-Buchse ist gleichfalls an einem
kurzen flexiblen Kabel herausgeführt. Der 3.000-mAh-Lithium-Ionen-Akku
sollte ein modernes Smartphone einmal komplett aufladen können oder für
3–4 Stunden Navigation mit einem Smartphone ausreichen. Die Status-LED an
der Oberseite zeigt den Betriebszustand, aber nur grob den Ladestand des
Akku. Über Bluetooth LE und eine App lassen sich Ladestand, Ladeleistung
und vieles mehr aber am Smartphone ansehen. Die Möglichkeit den
»Appcon3000« einfach vom Rad zu trennen und als Powerbank mitzunehmen ist
reizvoll.
Lumi-Con »USB-P5«
Bild 3: »USB-P5« von Lumi-Con. Er wird in einem relativ großen
Kunststoffgehäuse geliefert, dank zweier Lithium-Zellen bietet er viel
gespeicherte Energie – die auch mit einem USB-Netzteil nachgeladen
werden kann.
Weder auf großen Fahrradmessen noch in Zeitschriften fand man bislang die
Ladeadapter-Reihe »Lumi-Con Bike-Energy-Harvester« von Dr. Karl
Schrödinger. Diese versprechen ebenfalls viel Leistung über einen breiten
Fahrgeschwindigkeitsbereich aus dem Nabendynamo zu entnehmen und in einem
Pufferakku zwischenzuspeichern. Das Gehäuse ist aber deutlich voluminöser
als die beiden zuvor genannten. Vorgesehen ist die Montage seitlich neben
dem Steuerrohr, mit den USB-Buchsen nach unten weisend. Die Status-LEDs
geben eine grobe Aussage zum Ladestand des Puffers. Mit zwei
Lithium-Ionen-Zellen á 2.500 mAh bietet der Lumi-Con »USB-P5« die
Ladelösung mit der größten Kapazität in diesem Test. Dank Micro-USB-Buchse
kann man den Puffer bequem mit dem mitgelieferten oder anderen üblichen
USB-Netzteilen an einer Steckdose aufladen.
ZJEGO »USB Generator Kit«
Bild 4: »USB Generator Kit« von ZJEGO. Für 31 € bei Amazon angebotener
USB-Ladeadapter mit Pufferakku inklusive Reibraddynamo mit 12 V/6 W
Schon im letzten Artikel der Reihe »Steckdose unterwegs« tauchte ein
durchaus beachtenswerter und dabei unglaublich kostengünstiger Dynamo der
chinesischen Marke ZJEGO mit integriertem USB-Ausgang auf. Hier soll nun
ein eigenständiger Ladeadapter dieser Marke betrachtet werden – zum
Kampfpreis von 30–35 € angeboten. Im Lieferumfang findet sich zudem ein
schwerer und schwergängiger Reibraddynamo (12 V/6 W), der hier aber nicht
weiter behandelt wird. Der Hersteller wirbt mit 3.000 mAh Akkukapazität,
von denen nach 30 km Fahrt 1.200 mAh nachgeladen sein sollen. Bis zu 1,5 A
sollen an der USB-Buchse zur Verfügung stehen, das Gerät sei aber nicht
wasserdicht. Zur Nutzbarkeit am Nabendynamo gibt es keine Aussage.
Jens During »Forumslader V5 Ahead«
Bild 5: »Forumslader V5 Ahead« von Jens During – angeboten als
Bastel-Kit oder in Wunschkonfiguration individuell vom Hersteller
aufgebaut. Hier getestet in der Version zum Einbau in den Gabelschaft.
Der »Forumslader V5« war schon in älteren Tests der Reihe das Topmodell,
was die Ladeleistung angeht. Damals testeten wir das Kompaktmodell, was
üblicherweise in der Lenkertasche seinen Platz findet. Hier untersuchen
wir nun die »Forumslader V5 Ahead«-Version. Mit 210 mm Länge (gegenüber
160 mm bei »The Plug V plus« und »Appcon3000«) kann die Gabelschaftlänge
bei kleinen Rahmen manchmal knapp werden. Die USB-Buchse und eine
Status-LED sitzen in einem Edelstahl-Guss-Spacer.
Als Referenz: Busch & Müller »USB-Werk«
Bild 6: »USB-Werk« von Busch & Müller. Dieses weitverbreitete Gerät
soll als Referenz dienen.
Das »USB-Werk« von Busch & Müller ist im deutschen Fahrradhandel
leicht beschaffbar. Mit 70–90 € ist es eine überschaubare Investition. Das
verschweißte Gehäuse ist wasserdicht und die Anschlusskabel sind
austauschbar, falls der USB-Stecker mal Kontaktprobleme bekommen sollte.
Nutzer von Garmin-GPS-Geräten kommen gut mit dem »USB-Werk« zurecht. Der
kleine Pufferakku überbrückt bei diesen sparsamen Verbrauchern auch die
längste Ampelpause und auch langsame Bergetappen reichen für die nötigen
1–1,5 W am USB-Anschluss aus. Reiseradler, die zum Navigieren das
Smartphone immer eingeschaltet haben, berichten hingegen, dass das
»USB-Werk« teilweise nicht genug Leistung zur Verfügung stellen kann. Das
»USB-Werk« stellt somit eine Referenz für das untere Limit an Leistung
dar. Schwächere Ladelösungen, insbesondere bei langsamer Fahrt, werden nur
in Ausnahmefällen gefallen können.
Der Test
Für unseren Test stellten die Hersteller kostenlose Testmuster zur
Verfügung (bis auf das bereits vorhandene »USB-Werk« und das bei Amazon
gekaufte »USB Generator Kit«). Alle sorgten dafür, dass zusätzliche
Anschlüsse nach draußen geführt wurden, damit wir Strom und Spannung am
Pufferakku messen konnten. Vielen Dank dafür! Bei den meisten Geräten
konnten wir einen Blick ins Innere werfen.
Bild 7: »Appcon3000« offen: Den meisten Platz nehmen die
Serienkondensatoren und die Akkuzelle ein. Die verschraubte und
normalerweise verklebte Aluhülse ist dünnwandig und soll beim Transport
mit dem mitgelieferten Carbonrohr geschützt werden.
Bild 8: »USB-P5« offen. Dies ist ein Prototyp mit für uns
herausgeführten Mess-Leitungen. Der Käufer hat hier stets vollen Zugang
zu Elektronik und Akkus. Das Nachrüsten von Zellen mit noch höherer
Kapazität ist einfach möglich.
Bild 9: »USB Generator Kit« offen: Das Gerät besteht aus einem
Brückengleichrichter, angelötet an den »IN«-Anschlüssen der blauen
Schaltregler-Platine. Mittels Potentiometer kann man die maximale
Ladespannung der Akkuzelle einstellen. Die grüne Platine erzeugt die
5-V-USB-Spannung und erlaubt das alternative Laden des Akku über eine
Micro-USB-Buchse.
Bild 10: »USB-Werk« offen: Aufs Wesentliche reduziert: 2 LiFePO4-Zellen
und die Schaltregler-Platine.
Bild 11: »Forumslader V5 Ahead« im Detail: Auf der Hauptplatine fallen
die Serienkondensatoren als dominierende Bauteile ins Auge. Die kleine
Platine rechts daneben enthält das Bluetooth-Modul. Der Edelstahl-Spacer
enthält auf einer Seite eine USB-Buchse und auf der anderen die
Status-LED.
Prüfaufbau und Messergebnisse
Vermessen wurde die Lade-Elektroniken an einem per Motor angetriebenen
Nabendynamo SON28. Als Laufraddurchmesser wurde ein 28″-Rad mit 700 mm
Durchmesser angenommen. Die elektrische Ausgangsleistung der Dynamos sowie
die Lade-/Entladeleistung in den Puffer-Akku des Ladeadapter wird mit
jeweils einem GMC Metrahit 29S gemessen. Als USB-Verbraucher dient die
programmierbare elektronische Last Array 3711A. Sie ermöglicht es die
USB-Verbrauchsleistung auf 0,1 W genau einzustellen sowie Spannung und
Strom zu messen.
Bild 12: Prüfstandsaufbau mit angetriebenem Nabendynamo,
Leistungsmessgerät und elektronischer Last.
Bild 13: Leistung, die dem Nabendynamo entnommen wird. Versuchsweise
erhält der ZJEGO noch verschiedene Kondensatoren in Reihe zum
Nabendynamo vorgeschaltet, um die Leistung zu erhöhen. Gemessen wird
stets mit etwa halb voll geladenem Pufferakku. Ist der Akku voll
geladen, geht bei allen Geräten die Leistung aus dem Dynamo auf
vernachlässigbare Werte zurück.
Bild 14: Ladeleistung, die ohne angeschlossenen USB-Verbraucher in den
Akku fließt.
Vergleicht man die Kurven des »Appcon3000« mit seinem Vorgänger-Produkt,
dem »DynamoHarvesterPlus« (bei NC-17 unter dem Namen »Appcon GT«
angeboten), im Ladeleistungsdiagramm, wundert man sich. Es scheint so, als
sei das neue Modell wesentlich leistungsschwächer. Das Diagramm verleitet
dazu, den Bereich von 25–50 km/h überzubewerten, der von Reiseradlern aber
nur für eher kurze Episoden erreicht wird. Der Entwickler bei NC-17 hat
seinen Ehrgeiz in die Erhöhung der Ladeleistung bei 10–15 km/h gesteckt.
Bei Tempo 15 lädt der »Appcon3000« seinen Pufferakku sogar stärker als der
»Forumslader V5 Ahead«. Trotzdem ist es reizvoll, längere Abfahrten oder
Rückenwind-Etappen zum kräftigen Auffüllen des Puffers nutzen zu können.
Bei eher kleinen Pufferakkus wie beim »USB-Werk« und »The Plug V plus«
wird der Akku aber oft bereits voll sein.
Bild 15: Messergebnisse der maximalen dauerhaften Ausgangsleistung am
USB-Anschluss. Es wird so gemessen, dass dabei kein Strom aus oder in
den Akku fließt.
Mit reichlich 2 W will ein modernes Smartphone ständig nachgeladen werden,
um tagsüber mit maximal heller Beleuchtung als Navi zu dienen. Das
unveränderte ZJEGO schafft das auch bei schneller Fahrt nie – bzw. nur
durch Leeren seines Pufferakkus. Mit einem Serienkondensator von 200–300
µF zwischen Nabendynamo und Gerät klappt das immerhin ab knapp 20 km/h.
Kaum ein Reiseradler schafft das aber dauerhaft auch bei Gegenwind und
bergauf. »The Plug V plus«, »Appcon3000«, »USB P5« und »Forumslader V5
Ahead« begeistern damit, schon bei 11–12 km/h genug Leistung zu liefern.
Die Entwickler des Plug V begrenzen die Ausgangsleistung im Normalfall auf
2,8 W – was ausreicht für den Betrieb eines Smartphones. Nur wenn der
Pufferakku nahezu voll geladen ist, stehen bis zu 5,5 W am USB-Anschluss
zur Verfügung, um damit z.B. einen Smartphoneakku auch nachzuladen.
Bild 16: Wirkungsgrad bei der Nutzung des USB-Anschlusses ausschließlich
mit Energie aus dem Puffer-Akku.
Alle hier betrachteten Ladeadapter sind relativ verlustarm, wenn es darum
geht, aus dem Puffer-Akku wieder USB-Spannung für einen Verbraucher zu
generieren. Der billige ZJEGO hat bei niedrigen Leistungen hier sogar die
Nase vorne. Bei hohen Leistungen des USB-Verbrauchers ist der Forumslader
der effizienteste. Der »Appcon3000« enttäuscht etwas mit unter 80 %
Wirkungsgrad bei hohen Leistungen. Wer allerdings sein Smartphone oder
GPS-Gerät dauerhaft am Ladeadapter betreibt und somit nur der akute
Verbrauch und nicht der Akku des Verbrauchers nachgeladen werden muss,
bewegt sich eher bei 1–2 W, wo alle getesteten Ladeadapter ordentliche
Effizienz zeigen. Doch wer bei der Fahrt nur den Pufferakku des Laders
lädt um bei Pausen dann mit 4–6 W den Smartphone-Akku nachzufüllen sollte
genauer hinsehen.
Dynamischer 20-Minuten-Test
Die High-Tech Ladegeräte »The Plug V plus«, »Appcon3000« und »Forumslader
V5 Ahead« verhalten sich nicht immer gleich bei konstanter
Nabendynamo-Drehzahl. Gerade beim »The Plug V plus« kann man am Messgerät
sehen, wie nach einer sprunghaften Drehzahländerung der Microcontroller
das elektrische Verhalten über mehrere Sekunden einregelt. Beim
Forumslader gibt es feste Schaltpunkte für verschiedene
Serienkondensatoren, aber mit einer gewissen Hysterese und Verzögerung.
Die Angaben in den zuvor gezeigten Diagrammen stellen das Verhalten bei
langfristig konstanter Nabendynamo-Drehzahl dar. Real fährt man aber
sowohl in der Stadt wie auch im hügeligen Gelände mit ständig wechselndem
Tempo. Es ist nun nicht ganz offensichtlich, wie gut die Algorithmen der
modernen Lader damit umgehen können. Deshalb haben wir in einem eigenen
Test ein sehr dynamisches Geschwindigkeitsprofil nachgefahren. Zunächst
wird der Pufferakku des Ladeadapters mit 2,5 W am USB-Ausgang bis zum
»Akku leer«-Abschalten entladen. Dann startet der Versuch. Die
Fahrgeschwindigkeit des Nabendynamo wechselt dabei von 10 auf 15 auf 20
auf 25 auf 30 km/h. 3 Sekunden dauert jeweils die lineare
Beschleunigungsphase, gefolgt von 2 Sekunden konstantem Tempo. Von 30 auf
10 km/h wird ebenfalls in 3 Sekunden linear verzögert und 2 Sekunden
konstant gefahren. Dieser Zyklus läuft insgesamt 20 Minuten. Nach einer
Abkühlpause wird der Pufferakku wieder mit 2,5 W am USB-Ausgang entladen
und die entnehmbare Energie in Wh gemessen, bis sich der USB-Ausgang
abschaltet.
Bild 17: Geschwindigkeits-Zyklus für die 20-minütige Energie-Messung
Bild 18: Messergebnisse der entnehmbaren Energie nach 20-minütigem
Prüfzyklus
Die Ergebnisse dieses dynamischen Fahrzyklus weichen weniger von den zuvor
ermittelten Werten ab als befürchtet. Der »Forumslader V5 Ahead« kann bei
schneller Fahrt viel Energie ernten. Der »P5« schafft es zwar, ähnlich
viel Energie vom Dynamo einzusammeln, hat dann intern aber größere
Verluste. Aber er bleibt doch auf Platz 2, was die Menge der entnehmbaren
Energie angeht. »The Plug V plus« folgt knapp dahinter. Wenn man davon
ausgeht, dass ein modernes Smartphone 5–12 Wh zum kompletten Laden
benötigt, so dauert das mit diesem eher sportlich schnellen Fahrprofil
auch mit den besseren Ladelösungen durchaus 2–4 Stunden Fahrtzeit. Bis auf
»USB Generator Kit« schaffen es aber alle mehr Energie zu ernten, als ein
Smartphone im Navigationsbetrieb in der gleichen Zeit verbraucht. Beim
»USB-Werk« reicht es aber nur knapp. Wer wesentlich langsamer als dieses
Geschwindigkeitsprofil unterwegs ist, wird mit »USB-Werk« oder »USB
Generator Kit« am Smartphone nicht glücklich.
Apps
Viele Reiseradler haben das Smartphone heute stets am Lenker oder
zumindest in der Lenkertasche, um sich navigieren zu lassen, die Strecke
aufzuzeichnen oder Musik zu hören. Da ist es naheliegend das Telefon auch
zu nutzen, um Informationen aus dem Ladeadapter detaillierter als mit den
kleinen Status-LEDs anzuzeigen. Der Forumslader bietet schon seit vielen
Jahren eine graphisch schlichte App für Android und iOS, die als
Fahrradtacho Geschwindigkeit und Strecke aus den Nabendynamoimpulsen
errechnet und anzeigt, aber auch Dynamoleistung, Akkustand und
Verbraucherleistung anzeigen kann. Über eine Schaltfläche lässt sich der
USB-Ausgang auch komplett abschalten um etwas Energie zu sparen, wenn nur
der Pufferakku geladen werden soll. Die App von AppCon bietet ähnliche
Informationen. Hier besteht zudem die Möglichkeit, eigene GPS-Tracks
anzeigen zu lassen. Nachteil von »AppCon GT« ist derzeit aber, dass die
App keine Daten vom »Appcon3000« empfängt und anzeigt, wenn der
Nabendynamo sich nicht dreht. Man kann also nicht erst bei einer Pause das
Smartphone anschalten und einfach den Ladestand des Pufferakku prüfen. Bei
der Forumslader-App ist dies möglich. Gegebenenfalls bedarf es dann eines
leichten Bewegens des Vorderrads, wenn das Gerät zuvor in den Schlafmodus
wechselte. Wirklich notwendig sind die Apps aber nur zur Fehlerdiagnose.
Alle Ladeadapter arbeiten einwandfrei ohne ständige Kontrolle. NC-17
versichert zudem, dass an einem Update der App gearbeitet wird, die eine
Anzeige des Akkustand auch im Stand ermöglicht.
Bild 19: Eine von vielen Darstellungsmöglichkeiten der Forumslader-App.
Bild 20: Die »Appcon GT«-App bietet neben der hier gezeigten
Tacho-Ansicht auch eine einfache Navgation, bei der GPX-Tracks angezeigt
werden können.
Tabelle 1: Technische Daten zu den hier betrachteten Ladeadaptern
Hersteller
Modell
Akkutyp
Kapazität [mAh]
Spannung [V]
Temperatur-Bereich [°C]
Akku-Lebensdauer
Tausch des Akkus
Tausch der USB-Buchsen
Preis [€]
NC-17
Appcon3000
LG INR18650
3.000
3,63
0–45
>4 a
beim Hersteller
beim Hersteller
229
Tout Terrain
The Plug V Plus
LiFePO3
1.100
3,2
-30–60
>2.000 Zyklen
-
- (Edelstahl, vergoldet, >10.000 Steckzyklen)
259
Lumi-Con
BikeHarvester P5
Samsung INR18650-25R
2x 2.500
3,6
0–60
>250 Zyklen
durch Kunden möglich
beim Hersteller
95
Jens During
Forumslader V5 Ahead
Efest LiMn IMR18350
3x 700
3,7
keine Einschränkungen
>10 a
beim Hersteller
beim Hersteller
227
ZJEGO
USB Generator Kit
LiIon 18650
k.A.
k.A.
k.A.
durch Kunden möglich
-
30–35
Busch & Müller
USB-Werk
LiFePO3
2x 150
3,2
keine Einschränkungen
k.A.
-
USB-Ersatzkabel erhältlich
80–99
Fazit
Nachdem die älteren Modelle der Plug-Reihe von Tout-Terrain in unseren
zurückliegenden Tests wegen der geringen oder fehlenden entnehmbaren
Leistung bei langsamem Tempo kritisiert wurden, ist die entnehmbare
Leistung von »The Plug V plus« nun in allen Geschwindigkeiten sehr gut.
Bei hohem Tempo bleibt der »Forumslader V5 Ahead« aber noch deutlich
leistungsstärker. Überraschend gut bezüglich der elektrischen Leistung
schneidet der Lumi-Con »USB-P5« ab – und das zu einem sehr günstigen Preis
für ein deutsches Produkt. Der »Appcon3000« ist mechanisch am
überzeugendsten. Er lässt sich elegant im Gabelrohr unterbringen, aber
auch mit einem Handgriff abnehmen und als kleine mobile Powerbank nutzen.
Zudem kann man ihn mit einem üblichen USB-Netzteil nachladen. Für
dauerhaft sehr hohe Leistungen ist der »Appcon3000« aber weniger gut
geeignet. Das chinesische Gerät von ZJEGO ist als Bastelgrundlage für
Menschen mit sehr knappen Budget durchaus eine Überlegung wert.
Zum Autor
Andreas
Oehler (Jg. 1966) arbeitet als Maschinenbauingenieur beim
Fahrradbeleuchtungshersteller Schmidt Maschinenbau.