Unter Bastelfilmern ist die alternative Stromversorgung der Kameras ein heiß diskutiertes Thema. Jeder möchte viel Leistung für wenig Geld. In diesem Zusammenhang kommen Powerbanks für Smartphones und Tablets gerade recht. Sie versprechen eine hohe Kapazität von 10.000 mAh bei geringem Gewicht, kleiner Größe und niedrigen Kosten. Warum sollte man also teure V-Mount Akkus kaufen, wenn Powerbanks eine höhere Kapazität haben und für längere Laufzeiten sorgen?
Dieser Artikel erklärt, warum die Angabe von mAh nicht immer gleich ist und wie man die Kapazität von Akkus richtig vergleichen sollte.
Wie war das nochmal im Physikunterricht?
Der folgende Beitrag im Slashcam Forum hat uns dazu inspiriert, endlich diesen Artikel zu schreiben:
“Ich habe mir eine Batterie/Akkulösung selber gebaut … Einfach einen Batteriehalter (8er für normale Batterien oder 10er für Akkulösung) mit entsprechendem Stecker und Litzen verlöten. Man kommt somit locker auf 20000-30000mAh je nachdem. Kosten ca. 5€ + normale AA Akkus/Batterien. Quelle: Slashcam-Forum”
Jetzt kommen wir zum eigentlichen Problem. Dieser Beitrag handelt davon, wie man eine BMCC (Blackmagic Cinema Camera) alternativ mit Strom versorgen kann. Die Aussage, dass man durch den Einsatz von AA Akkus oder Batterien eine Kapazität von 20.000 bis 30.000 mAh erreichen kann, ist äußerst ungewöhnlich. Tatsächlich wäre dies eine so hohe Kapazität (30 Ah!), dass man mit einem solchen Akkupaket sogar ein kleines Auto starten könnte. Oder doch nicht? Lasst uns einen kurzen Abstecher in den Physikunterricht machen.
Eine einfache AA (LR6) Batterie hat eine Spannung von 1,5 Volt. Die Kapazität der Batterie variiert je nach Hersteller, liegt aber meistens im Bereich von 2300 mAh. Mit Volt und Ampere kann man einen dritten Wert berechnen, der in unserem Fall sehr wichtig ist: Watt (oder Wh). Die Formel lautet Volt x Ampere = Watt.
Mit dieser Formel konnte man in der Schule berechnen, wie viel Leistung ein Gerät benötigt, wenn Spannung und Stromstärke bekannt sind. Ein Motor, der mit 12 Volt und 1 Ampere Strom betrieben wurde, hatte einen Bedarf von 12 Watt. Ein Motor, der schneller lief und 2 Ampere benötigte, verbrauchte 24 Watt.
Wenn man einen solchen Motor mit einem Akku betrieb, konnte man dank der bekannten Leistungsaufnahme relativ einfach berechnen, wie lange der Motor mit einem bestimmten Akku oder einer bestimmten Batterie laufen würde. Wenn der verwendete Akku eine Spannung von 12 Volt hatte, gab es zwei Möglichkeiten. Nehmen wir an, eine Kamera benötigt 12V / 2A / 24W und ein Akku liefert 12V / 5Ah / 60Wh (die 60Wh ergeben sich aus 12 x 5).
Der mAh-Ansatz: 5 Ah : 2 Ah = 2,5 Stunden
Der Wh-Ansatz: 60Wh : 24 W = 2,5 Stunden
Beide Berechnungsmethoden liefern das gleiche Ergebnis. Das ist korrekt, wenn der Akku und der Verbraucher mit der gleichen Spannung arbeiten. Wenn der Verbraucher jedoch mit einer variablen Spannung arbeiten kann (z.B. 12 bis 30 Volt wie die BMCC), tritt ein Problem mit dem mAh-Ansatz auf.
Probleme durch variable Spannung
Die BMCC kann die eingehende Spannung umwandeln, solange sie sich im Bereich von 12 bis 30 Volt befindet. Das bedeutet, dass wir sowohl einen 12V Akku als auch einen 24 Volt Akku anschließen können. Sogar 18 Volt wären möglich. Aber bei 36 Volt würde es “boom” machen – dann bräuchten wir eine neue BMCC. Der Strombedarf der BMCC beträgt übrigens 18 Watt.
Angenommen, wir haben zwei Akkus, mit denen wir die BMCC betreiben können.
Akku A: 12 Volt / 10.000 mAh
Akku B: 18 Volt / 8.000 mAh
Welcher dieser beiden Akkus lässt die BMCC länger laufen? Wenn man nur auf den mAh-Wert schaut, würde man sagen: Akku A, weil er mehr mAh hat. Aber das wäre falsch. Um die wahre Kapazität des Akkus zu bestimmen, muss man Spannung und Leistung multiplizieren. Dadurch erhält man den äußerst nützlichen Wert Wh. Das sieht dann so aus (die mAh haben wir zuvor in Ah umgerechnet):
Akku A: 12 Volt x 10 Ah = 120 Wh
Akku B: 18 Volt x 8 Ah = 144 Wh
Die Einheit Wh steht für Wattstunden. Sie bedeutet, dass der Akku eine Stunde lang 120 Watt liefern kann oder 120 Stunden lang einen Watt. Oder aber vier Stunden lang 30 Watt (120 : 30 = 4). Erinnern wir uns nun an einen kurzen Satz oben: Die BMCC hat einen Strombedarf von 18 Watt. Das würde bedeuten:
Akku A: 120 Wh : 18 Watt = 6 Stunden 40 Minuten
Akku B: 144 Wh : 18 Watt = 8 Stunden
Ups! Der Akku, der vermeintlich mehr Power hat, hält tatsächlich deutlich kürzer.
Alarm in Absurdistan!
Das Beispiel aus dem Slashcam Forum lässt alle Alarmglocken in Absurdistan schrillen. Diese Annahme, dass man mit einfachen AA Batterien eine Kapazität von 20.000 bis 30.000 mAh erreichen kann, beruht auf einem logischen Fehler. Wenn mehrere Batterien hintereinander geschaltet werden, steigt zwar die Spannung (Volt), aber nicht der Strom, den sie abgeben können (mAh). Nur wenn Batterien parallel geschaltet werden, können sie “länger laufen” – dann bleibt die Spannung jedoch weiterhin bei 1,5 Volt. Es gibt nur einen der beiden Ansätze.
In Wirklichkeit würde das selbstgebaute Akkupack trotz acht LR6 Batterien nur 12 Volt und 2300 mAh (8 x 1,5V = 12V) liefern. In umgerechneter Form würde dies eine tatsächliche Leistung von 27,6 Wh bedeuten. Die BMCC könnte mit einem solchen “Kraftpaket” etwa 90 Minuten lang laufen. Im Vergleich dazu würde eine kleine Autobatterie mit 12V / 30Ah, die mit der BMCC verbunden ist, die Kamera 20 Stunden lang laufen lassen (weil 12V x 30Ah = 360Wh : 18W = 20 Stunden).
Augen auf beim Akkukauf
Bei der Suche nach alternativen Stromspeichern begegnet man oft Powerbanks. Diese kleinen Akkupacks haben nicht nur einen USB-Ausgang für Smartphones, sondern auch einen 12-Volt-Stromausgang (oft umschaltbar zwischen 9 und 12 Volt). Diese Powerbanks werden oft mit 10.000 mAh beworben, ohne Angabe der Spannung. Wie oben erklärt, kann der mAh-Wert allein nicht genau angeben, welche reale Kapazität vorhanden ist, da er von der Spannung abhängt.
Powerbanks können nicht einfach mit Akkus verglichen werden, die eine tatsächliche Kapazität von 10.000 mAh haben, wie zum Beispiel V-Mount Akkus. Es gibt jedoch seriöse Anbieter, bei denen man die tatsächliche Kapazität in Wattstunden (Wh) sehen kann. Die Überraschung liegt dann oft darin, dass eine Powerbank mit 10.000 mAh (bei 3,7 Volt) genauso lange Strom liefert wie ein kompakter ROKO BP-U30 mit 2600 mAh (bei 14,4 Volt).
Einfacher vergleichen mit Wh
Die mAh-Angabe ist wichtig, aber für Vergleiche oft zu kompliziert. Dieser Wert kann nur dann als Referenz herangezogen werden, wenn man zwei Akkus vergleicht, die mit identischer Spannung arbeiten (z.B. 7,2 Volt). In diesem Fall hat der Akku mit höherem mAh-Wert die Nase vorn. Wenn jedoch die Spannung unterschiedlich ist (z.B. 7,2 Volt und 7,4 Volt), kann der Akku mit höherer Spannung, aber niedrigerem mAh-Wert länger halten. In solchen Fällen ist der Vergleich von Wattstunden zuverlässiger.
Spätestens wenn die Spannung der zu vergleichenden Akkus stark voneinander abweicht, führt kein Weg an Wattstunden vorbei. Nur indem man diesen Wert berechnet, wird man feststellen, dass eine Powerbank mit 10.000 mAh (bei 3,7 Volt) genauso lange Strom liefert wie ein kompakter ROKO BP-U30 mit 2600 mAh (bei 14,4 Volt).
