Ende 2019 kamen einige Hersteller mit neuen Produkten auf uns zu, die hohe
USB-Leistung aus Dynamos zu liefern versprachen und dabei zum Teil
ungewöhnliche Ansätze wählten. Das US-amerikanische Start-up-Unternehmen
PedalCell bot uns seinen voluminösen CadenceX-Reibraddynamo mit
USB-C-Ausgang an – verspricht leichte Nachrüstbarkeit und hohe Leistung.
Velogical aus Köln, deren kleine Reibraddynamos Olaf Schultz 2014 hier
vorstellte, hat schon seit einiger Zeit einen Drehstromdynamo im Angebot.
Zunächst bot nur Jens During einen speziellen Forumslader dafür an. Nun
hat Velogical aber auch eine eigene Ladelösung dafür entwickelt, die wir
testen durften.
Interessant las sich auch ein neuer Speichendynamo mit USB-Ausgang aus
Taiwan namens SpinUp F12W. Man verspricht eindrucksvolle 5 Watt an USB ab
15 km/h und einen zusätzlichen Anschluss für Dynamolicht, verlangt dafür
aber auch stolze 500 USD. Hersteller ist SunUp, dessen
SunUp-Eco-Speichendynamo wir 2012 testeten. Dieses Modell ordneten wir
anhand eines Blickes ins Innere und von Messungen als mechanisch
hochwertig, aber elektrisch recht schwach ein. Rückmeldung aus Taiwan
hatten wir damals nicht erhalten. Bei der aktuellen Anfrage nach einem
Muster des neuen F12W teilte man uns nun aber barsch mit, man habe sich
damals über unsere Darstellung sehr geärgert und wolle keinen weiteren
Kontakt. Von daher können wir das Produkt hier nicht vorstellen.
In England gibt es mit Igaro seit einigen Jahren einen kleinen Anbieter
hochwertiger USB-Adapter für Nabendynamos. Der Hersteller bot uns seinen
aktuellen »D2« zum Test an. Cycle2Charge aus Paderborn bietet schon länger
USB-Adapter an – wir testen hier die aktuelle Version »V3« mit guter
Leistung zum attraktiven Preis. Zum Abrunden des Angebots kommt noch der
»Kemo M172N« hinzu – der voluminösere und leistungsfähigere Bruder des
schon 2012 von uns getesteten »Kemo M172« (ohne »N«). Was bietet ein
30-Euro-USB-Adapter?
Bild 1: PedalCell CadenceX – ein voluminöser Reibraddynamo, der mit
einem austauschbaren O-Ring auf der Felge laufen soll
PedalCell CadenceX
Zwei Hochschulabsolventen gründeten 2015 in Chicago die Firma PedalCell
und arbeiten seither an der Entwicklung eines eigenständigen,
leistungsstarken, schnell nachrüstbaren Dynamosystems mit USB-Ausgang, das
über 15 Watt Leistung liefern soll. Das Testmuster, das wir Ende 2019
erhielten, zeigt noch die Herkunft der Kunststoffteile aus dem
3-D-Drucker. Kern ist ein Drehstromgenerator, dessen drei Ausgänge via
80-cm-Kabel zur zigarettenschachtelgroßen Elektronikbox mit zwei
USB-C-Anschlüssen führen. Ein Pufferakku ist hier nicht enthalten. Geplant
war der Verkaufsstart für Anfang 2020. Momentan werden für 250 USD
Vorbestellungen für Ende des Jahres angenommen.
Das Reibrad hat eindrucksvolle 5 cm Durchmesser und läuft relativ
geräuscharm auf der Felge. Nachrüstung ist schnell erledigt. Gummieinsätze
in der Gabelklemmung sollen soliden Sitz ohne Beschädigung ermöglichen.
Bild 2: Velogical Velo-Grid – System aus kleinem Drehstromdynamo mit neu
entwickelter USB-Ladeschaltung samt einzelligem Pufferakku
Velogical Velo-Grid
Mit nur 35 mm Reibrad-Durchmesser, halber Bauhöhe, kompakten
Montageadaptern und komplett aus Metall gefertigten Bauteilen erscheint
der Dynamo aus Köln das exakte Gegenteil des Modells aus Chicago zu sein.
Allerdings sind die elektrischen Daten sehr ähnlich: Auch hier soll ein
Drehstromgenerator über 15 Watt an USB bei 30 km/h liefern können, ebenso
angetrieben mit einem auf der Felge laufenden O-Ring. Die dazu angebotene
»Universal-Stromquelle« versorgt sowohl einen Anschluss für eine
herkömmliche Dynamo-Lichtanlage bis zu 2 Ampere an einer USB-A-Buchse wie
auch 12V-DC-Pedelec-Leuchten. Als Puffer wird eine 18650-Li-Ion-Zelle mit
2.850 mAh verwendet. Ähnlich wie der klassische Forumslader wird die
Elektronik schlicht, aber funktionell in einen durchsichtigen
Schrumpfschlauch verpackt. Mit 200 € für den Drehstromgenerator und 180 €
für die »Universal-Stromquelle« wird klar, dass man hier nicht in
Dimensionen von Reibraddynamos aus den 1970er Jahren denkt.
Bild 3: Der Drehstrom-Forumslader als frei konfigurierbare Alternative
zur »Universal-Stromquelle«
Forumslader für Velogical
Alternativ, aber mit sehr ähnlichen Eigenschaften wie die
VelogicalUniversal-Stromquelle gibt es schon länger den
Drehstrom-Forumslader aus Cottbus: 3-Ampere-USB-Ausgang,
12-Volt-Lichtausgang, Lithiumzelle. Preislich geht es bei 130 € für einen
Bausatz los. Gegen Aufpreis gibt es Optionen für größere Akkus, ein
Bluetooth-Modul sowie fertig aufgebaute Geräte.
Bild 4: Igaro D2 – klein, robust, minimalistisch
Igaro D2
Andrew Charnley arbeitet seit Jahren an USB-Ladeadaptern unter der Marke
Igaro. Das aktuelle Modell D2 enthält eine Microcontroller-Steuerung,
welche die Eigenschaften des Wandlers an das Verhalten von Nabendynamo und
USB-Verbraucher anpasst. Manchmal ist es irritierend, wenn das Gerät nicht
sofort Spannung an USB liefert oder in einigen Situationen den Strom kurz
unterbricht. Das Metallgehäuse ist das kleinste unter den getesteten
Geräten. Es enthält nur die Anschlüsse zum Dynamo über zwei Metallstifte
und eine USB-C-Buchse. Preis: ca. 186 €.
Bild 5: Cycle2Charge V3: schön »aufgeräumt« montiert statt der
Ahead-Kappe. Kabel werden unsichtbar durch den Gabelschaft verlegt. Die
USB-A-Buchse kann bei Nichtgebrauch durch Verdrehen der Kunststoffkappe
verschlossen werden.
Cycle2Charge V3
Die Anbringung des Cycle2Charge anstelle der Ahead-Kappe erinnert an »The
Plug« von Tout-Terrain. Während dort aber bei der Nachrüstung mühsam die
Ahead-Kralle entfernt werden muss und eine voluminöse Elektronik im
Gabelschaft untergebracht wird, steckt hier das komplette Gerät unter der
kleinen Kunststoffhaube, die auf dem Vorbau thront. Während das Gehäuse
seit Markteinführung gleich blieb, wurde die Elektronik über die Jahre
erheblich leistungsfähiger. Der Preis ist mit 70 € für die Version V3
attraktiv.
Bild 6: Kemo M172N: voluminöses Kunststoffgehäuse mit Schalter zum
Umschalten Licht/USB
Kemo M172N
Die Firma Kemo kommt nicht aus dem Fahrradbereich, sondern bietet eine
große Zahl Elektronikbausätze für Bastler an. Der Anschluss an beliebige
Dynamos und Leuchten erfolgt per Schraubklemmen. Eine LED signalisiert
USB-Spannung. Der USB-A-Anschluss soll 500–800 mA liefern. Man findet das
Gerät im Handel ab 30 € – nicht zu verwechseln mit dem
leistungsschwächeren, aber kleineren Vorgängermodell ohne das »N« im
Namen.
Bild 7: Als Referenz soll das weitverbreitete USB-Werk von Busch & Müller dienen.
Das USB-Werk von Busch & Müller kostet 70–90 € und ist in deutschen
Fahrradläden leicht zu beschaffen. Das verschweißte Gehäuse ist
wasserdicht und die Anschlusskabel sind austauschbar. Nutzer von
Garmin-GPS-Geräten kommen gut mit dem USB-Werk zurecht. Der kleine
integrierte Pufferakku überbrückt bei sparsamen Verbrauchern Ampelpausen
und auch langsame Bergetappen reichen für die nötigen 1–1,5 Watt am
USB-Anschluss. Zum Navigieren mit dauerhaft eingeschaltetem Smartphone
reicht die Leistung hingegen bisweilen nicht aus. 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.
Bild 8: Der Forumslader V5 – Referenz für einen leistungsstarken
Ladeadapter für Nabendynamos
Der Forumslader V5 war schon in älteren Tests dieser Artikelreihe eines
der Topmodelle, was die Ladeleistung angeht. Er wird deshalb hier als
zweite Referenz aufgeführt.
Für unseren Test stellten die Hersteller kostenlose Testmuster zur
Verfügung (mit Ausnahme die preisgünstigen Geräte von Cycle2Charge und das
Kemo M172N, die schlicht im Handel erworben wurden). Alle Hersteller
sorgten dafür, dass zusätzliche Anschlüsse nach draußen geführt wurden,
damit wir Strom und Spannung am Pufferakku messen konnten. Vielen Dank
dafür!
Prüfaufbau und Messergebnisse
Vermessen wurden Igaro D2, Cycle2Charge V3 und Kemo M172N an einem per
Motor angetriebenen Nabendynamo SON28. Der gleiche Testaufbau wurde auch
in den letzten Artikeln dieser Reihe genutzt und beschrieben. Als
Laufraddurchmesser wurde ein 28″-Rad mit 700 mm Durchmesser angenommen.
Die elektrische Ausgangsleistung der Dynamos sowie die
Lade-/Entladeleistung in dem Pufferakku des Ladeadapters wird mit jeweils
einem GMC Metrahit 29S gemessen. Als USB-Verbraucher dient die
programmierbare elektronische Last Array 3711A.
Bild 9: Prüfstandaufbau mit angetriebenem Nabendynamo,
Leistungsmessgerät und elektronischer Last
Die Systeme mit Reibraddynamo hat Olaf Schultz an seinem Prüfstand mit
angetriebenem Laufrad vermessen. Drehmomentmessung erfolgte mittels
Federwaage Pesola, elektrische Messung mittels GMC 29S. Das Set-up ist im
Artikel »Aktuelle Felgenläuferdynamos im Labortest« (Fahrradzukunft 18) im
Detail beschrieben.
Sowohl der Velogical- als auch der PedalCell-Dynamo wurden präzise auf die
Felge ausgerichtet.
Bild 10: Leistung, die dem Nabendynamo entnommen wird. Gemessen wird
stets mit jeweils maximal entnehmbarer USB-Leistung. Wird keine
USB-Leistung entnommen (und ist der Akku voll geladen bei vorhandenem
Puffer), geht bei allen Geräten die Leistung aus dem Dynamo auf
vernachlässigbare Werte zurück.
Wichtig bei Radreisen ist, dass schon bei mäßigem Tempo, wie es bei
Gegenwind, bergauf oder bei Erschöpfung durchaus längere Zeit gefahren
wird, viel Leistung aus dem Nabendynamo geholt wird. Neben dem bekannt
guten Forumslader V5 schneidet hier der Igaro D2 sehr gut ab. Aber auch
die preisgünstigen Cycle2Charge V3 und Kemo M172N sind bei 10–15 km/h
besser als das »untere Grenzmuster« Busch & Müller USB-Werk. Bei
schneller Fahrt beeindruckt das Cycle2Charge V3 mit viel
Leistungsausbeute.
Bild 11: Ladeleistung in die Akkuzellen ohne angeschlossene
USB-Verbraucher
Bei halb vollem Puffer haben wir gemessen, wie viel Leistung in den Akku
fließt. Bei langsamen Tempi können hier die Drehstromlösungen nicht mit
dem Forumslader V5 am SON28 mithalten. Oberhalb 20 km/h ist erheblich mehr
Leistung möglich, wenn man es schafft, das Reibrad am Durchrutschen zu
hindern. Dazu wäre aber nicht unerheblicher Aufwand bei der Ausrichtung
und evtuell eine Oberflächenbearbeitung von Felgenflanke und O-Ring
erforderlich. Bei Nässe dürfte es noch problematischer werden. Bei
Fahrrädern, die keine Montage eines Nabendynamos zulassen, sorgt der
Velogical-Drehstromdynamo zusammen mit beiden Elektronikalternativen aber
für USB-Leistung auf hohem Niveau.
Bild 12: Messergebnisse der maximalen dauerhaften Ausgangsleistung am
USB-Anschluss. Bei Geräten mit Puffer wird so gemessen, dass kein Strom
aus oder in den Akku fließt.
Mit reichlich 2 Watt will ein modernes Smartphone ständig nachgeladen
werden, um tagsüber mit heller Beleuchtung als »Navi« zu dienen.
Der PedalCell CadenceX bietet USB-C-Anschlüsse. Diese setzen sich immer
mehr durch. Ihr Vorteil ist, dass sie ähnlich kompakt wie
Micro-USB-Buchsen sind, aber deutlich robuster und vor allem in beiden
Orientierungen steckbar sind. Allerdings sind USB-C-Kabel durch
zusätzliche Kontakte und Code-Widerstände nicht unproblematisch. Wir
fanden einzelne Kabel, die nur in einer Orientierung eingesteckt
funktionierten und unterschiedlichen maximalen Stromfluss erlaubten. Wir
haben hier das jeweils am besten funktionierende USB-C-Kabel verwendet.
Der PedalCell CadenceX erlaubt die höchste von uns gemessene
Leistungsentnahme an USB – bei allen Fahrgeschwindigkeiten. Auch bei sehr
langsamer Fahrt unter 10 km/h sind hier über 2 Watt verfügbar und
ermöglichen damit dauerhaften Navi-Betrieb per Smartphone. Bei mehr als 25 km/h beginnt aber unregelmäßiger Schlupf. Es wird durchaus noch an USB
geladen, reproduzierbare Messdaten waren uns aber nicht möglich.
Der Igaro D2 kann bei mittlerem Tempo mit hoher Leistung begeistern. Bei
15 km/h liefert er sogar mehr Leistung an USB, als der Forumslader V5
dauerhaft bereitstellen kann.
Am Velogical-Drehstromdynamo liefert der Forumslader stets etwas mehr
Dauerleistung an USB als die Universal-Stromquelle.
Die Lösungen von Cycle2Charge (und Kemo) fallen bei 10 km/h unter das
Vergleichsniveau des USB-Werks zurück. Für lang anhaltend langsame Fahrt
sind sie somit nicht gut zur Versorgung von Smartphone-Navigation
geeignet. Der Kemo M172N liefert aber auch bei 20 km/h kaum genug Strom
dafür. Er eignet sich somit eher zur Versorgung sparsamer Outdoor-Navis.
Bild 13: Wirkungsgrad bei der Nutzung des USB-Anschlusses ausschließlich
mit Energie aus dem Pufferakku
Alle hier betrachteten Ladeadapter sind relativ verlustarm, wenn es darum
geht, aus dem Pufferakku wieder USB-Spannung für einen Verbraucher zu
generieren. Der Drehstrom-Forumslader ist der effizienteste über den
gesamten Leistungsbereich. Über 90 % Wirkungsgrad sind eindrucksvoll! Die
Elektronik von Velogical enttäuscht mit unter 80 % Wirkungsgrad bei hohen
Leistungen. Wer allerdings sein Smartphone oder GPS-Gerät dauerhaft am
Ladeadapter betreibt, somit nur der akute Verbrauch und nicht der Akku des
Verbrauchers nachgeladen werden muss, bewegt sich eher bei 2 Watt, wo alle
getesteten Ladeadapter brauchbare Effizienz zeigen. Wer bei der Fahrt nur
den Pufferakku des Laders lädt, um bei Pausen dann mit über 5 Watt den
Smartphone-Akku nachzufüllen, sollte genauer hinsehen.
Bild 14: Antriebsleistung Dynamo bei 2 Ampere am USB-Anschluss
Wer hohe elektrische Leistung entnehmen will, braucht auch entsprechend
mechanische Antriebsleistung. 15 Watt und mehr über eine kleine Reibrolle
zu übertragen ist schwierig. Die Dynamos neigen dann zum Durchrutschen mit
dabei sinkender Drehzahl und Leistung. Geduldiger Versuch mit
verschiedenen Einstellungen, gute Reinigung und eventueller Anschliff der
Felgenflanke können helfen, das Problem zu mildern. Velogical kündigte
eine verbesserte Version seiner Software in der Universal-Stromquelle an,
die u.a. dieses Problem angehen will.
Tabelle 1: Technische Daten zu den hier betrachteten Ladeadaptern
USB-A-Buchse oder Micro-USB-Stecker am austauschbaren Kabel
80–99 €
Fazit
Mit 30 € wird der klobige Kemo M172N zwar beeindruckend preisgünstig
angeboten, für den längeren Navi-Betrieb eines modernen Smartphones – gar
mit dazwischengeschalteter, verlustreicher Powerbank – reicht seine
elektrische Leistungsabgabe aber nur bei unrealistisch hohem Tempo. Der
Cycle2Charge ist hingegen für Menschen, die selten unter 15 km/h unterwegs
sind, eine elegante und leistungsfähige Lösung – zum attraktiven Preis.
Der Igaro D2 erlaubt auch, zickige Smartphones ohne Zuhilfenahme einer
(verlustbehafteten) Powerbank zu versorgen – und stellt dafür schon bei 15 km/h viel Leistung bereit. Der PedalCell CadenceX liefert sehr viel
Leistung schon bei 10 km/h und lässt sich schnell auch temporär
nachrüsten. Das Gehäuse ist gewöhnungsbedürftig voluminös. Die vorliegende
Testversion empfiehlt sich wegen fehlender Dichtungen noch nicht zur Fahrt
bei Nässe. Der Velogical-Drehstromdynamo ist dekorativ klein und schön
verarbeitet. Bei Nässe, schneller Fahrt und hohem Leistungsbedarf ist es
aber schwierig, den Dynamo komplett schlupffrei einzustellen.
Zum Autor
Andreas
Oehler (Jg. 1966) arbeitet als Maschinenbauingenieur beim
Fahrradbeleuchtungshersteller Schmidt Maschinenbau.