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Ohne Stromversorgung geht überhaupt nichts mehr - das ist der kleinste gemeinsame Nenner aller Digitalen - von der Handycam für 100 EUR bis hin zur High-End-Kamera für 30.000 EUR. Wer das Glück hat, dass das Gerät mit Standard-Akkus vom Typ AA oder AAA bestückt ist, der kann immerhin noch auf Batterien vom gleichen Typ zurück greifen, wer aber auf Spezialakkus angewiesen ist, muss seine Energieträger besonders sorgfältig pflegen.
Fast alles zum Thema mobile Energieversorgung findet sich auf der
Website von
Battery University. Einige Abbildungen und Tabellen sind - in
modifizierter Form der Website von Rolf Zinniker entnommen. Im
anglo-amerikanischen Gebrauch sind die Begriffe Batterie und Akku
synonym (battery) - das wird in einigen deutschen Übersetzungen
bisweilen übersehen. Batterien sind Einmal-Energiequellen, die betriebsbereit vom Hersteller geliefert werden und nach dem Gebrauch und entsorgt werden müssen - regenerierbare Batterien sind für die Digitalkamera nicht geeignet, weil bei jedem Regenerierungsvorgang Kapazitätsverluste entstehen. Die Batterie"lade"geräte sind vergleichsweise teuer und die Regenerierbarkeit einer Batterie liegt bei ca. 10 Zyklen, so dass sich ein extrem ungünstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis ergibt. Li-Batterien dürfen niemals aufgeladen werden, weil sie dabei jederzeit explodieren können. Akkus sind Energiespeicher mit bis zu 1000 Wiederaufladezyklen, die vor dem ersten Einsatz erst aufgeladen und trainiert werden müssen, damit sie die angegebene Kapazität erreichen, eine lange Lebensdauer bekommen und die gespeicherte Energie möglichst konstant abgeben.
Rxx = Kohle-Zink Batterien, R für CaRbon - LRxx = ALkali-Batterien und R für Rund! Bezeichnungen und Größen von Batterien (analog zu den Akkus)
Die Energieabgabe aus Batterien und Akkus erfolgt über eine chemische Reaktion, bei der Wärme freigesetzt wird. Hochleistungsakkus entwickeln eine beträchtliche Wärme, die sich aus dem Akku-Fach der Digicam auf das elektronische Innenleben der Kamera ausbreiten und auch den CCD-Chip beeinflussen kann - dadurch kann es unter ungünstigen Betriebsverhältnissen zu vermehrtem Bildrauschen kommen. Akkus und Akku betriebene Geräte sollten nie ungeschützt und unbeaufsichtigt in der Sonne liegen (Armaturenbrett bzw. Heckablage im Auto).
Häufige Schaltungen von Batterien und Akkus zur Leistungserhöhung:
Wer eine externe Powerpack-Versorgung muss sich dabei an den Spannungs- und Stromstärkevorgaben des Herstellers orientieren - zur Orientierung hilft der Blick in das Akkufach. Wenn die Nennspannung der Kamera kleiner ist als die Summe der Zellspannungen aller Akkus, dann ist ein Teil der Akkus parallel geschaltet - z.B. so, wie in der unteren Abbildung. Energieabgabe bei verschiedenen Entnahmevoraussetzungen
Bei den folgenden Diagrammen geht es zwar um Batterien, ab die Leistungsdynamik der Batterien entspricht der der Akkus. Die Ähnlichkeit der beiden Diagramme überrascht nicht und dass für die Digitalfotografie am besten Energieträger vom Typ Li bzw. Ni am besten geeignet sind, entspricht der täglichen Erfahrung.
Alle Zellen gehen mit voller Kapazität und einer Startspannung von 1,5 Volt ins Rennen. Kohle-Zink- und Alkaline-Batterien/-akkus haben keinen Platz in der Digitalfotografie, weil die Zeit der konstant nutzbaren Energieabgabe viel zu kurz ist - entscheidend ist die steile Flanke bei der Kohle-Zink-Batterie und - bei Volllast die nur kurzfristig bereitgestellte Nutzspannung von >1,2 V bei der Alkaline-Zelle.
Die Lithium-Zelle, die bei langsamer Entladung über 95% der Zeit und
bei schneller Entladung immer noch fast 80% der Zeit eine Spannung >
1,2 V hält, ist ideal für die Digitalfotografie geeignet.
Insofern sind Energieträger vom Typ Ni, mit der langen flachen
Flanke derzeit in der Digitalfotografie der gängige Standard, soweit
der Hersteller nicht mit gerätespezifischen Akkus vom Typ LiIon
arbeitet. Die längere Nutzdauer bei konstanter Stromentnahme von LiIon gegenüber Ni ergibt sich aus der höheren Energiedichte der Lithium-Zellen.
Ich habe diese beiden Diagramme aber aus einem ganz anderen Grund aufgenommen, denn sie zeigen sehr deutlich - im Vorgriff auf den Memory-Effekt und die Begründung für eine gewissenhafte Akku-Pflege - wie nahe wie lange die Spannungskurve der gebräuchlichen Ni-Zellen an der kritischen Grenze von 1,2 V verläuft. Bei langsamer Stromentnahme und einem Memoryverlust von bis zu 15%, wird es unter günstigen Bedingungen für die erwartete Anzahl von Bildern langen. Bei hoher Stromentnahme, z.B. rasche Blitzfolgen, überdurchschnittliches Zoomen usw., werden angeschlagene, schlecht gepflegte Akkus sehr viel schneller den Dienst versagen. Im ungünstigsten Fall kann es - im Speichervorgang - zum Verlust des aktuellen Bildes, unter Umständen sogar zum Datenverlust auf der gesamten Speicherkarte kommen, wenn gerade die Nachträge in der FAT geschrieben werden. Wenn man als Ersatzstromversorgung statt der AA- oder AAA-Akkus Batterien nutzen kann, dann sollte man sich die ca. 3x so teuren Li-Batterien in die Reserve nehmen, denn daraus ergibt sich im Vergleich ein Zuwachs an Betriebsdauer zwischen 45 bis 70%.
Gleichzeitig dienen die Diagramme aber auch als Beleg dafür, dass nicht nur die Wartungszyklen, sondern auch die Regenerationsintervalle eingehalten werden sollten. Die meisten Kameras melden den Spannungsabfall in den Akkus so zeitig, dass es nur unter ungünstigen äußeren Bedingungen tatsächlich zu Datenverlusten kommt - dem entsprechend werden die Akkus zu einem Zeitpunkt entnommen und nachgeladen, wo noch eine größere Restmenge an Kapazität haben. Die Neuladung erfolgt - statt im Bereich der vorteilhaften Spannungsgrenze von ca. 1 V - schon bei ca. 1,17 bis 1,19 V und das begünstigt die Bildung von Ni-Schrott-Kristallen an der Anode und treibt dadurch den Memory-Effekt voran.
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Ultra-Schnellladegeräte Wenn Akkus an den Börtelkanten weiße Anhaftungen zeigen, dann sind sie undicht und dürfen nicht weiter verwendet werden. Alte und tief entladene Akkus sollten nicht mehr ultraschnell geladen werden. Bei der Ultraschnell-Ladung sollte das Ladegerät unmittelbar unter Aufsicht bleiben. Etwas günstiger ist es, wenn das Ladegerät über einen Impulslademodus mit umgekehrt proportionalem Ladestromverhalten verfügt, weil das gasärmeres und kühleres Laden ermöglicht und in Grenzen dazu beiträgt, den Memory-Effekt durch kristalline Ni-Ablagerungen in der Zelle zu vermindern.
Aus allen bisherigen Mitteilungen ergibt sich, dass es keinen Sinn macht, ein billiges, technisch überaltertes Ladegerät mit hochwertigen Akkus zu kombinieren. Ich nutze aus guter Erfahrung die Akkus und Ladegeräte der Firma Ansmann. Generell muss man sagen, dass der Preis eines Akkus allein nichts über dessen Qualität aussagt; beim Ladegerät ist das etwas Anderes. Akkus machen nur dann einen Sinn, wenn wenn man die möglichen ca. 1000 Lade-Entlade-Zyklen auch wirklich ausnutzt - und dafür braucht es eben ein hochwertiges Ladegerät.
Hintergrund für die Ansmann-Entscheidung war, dass es dort seinerzeit exklusiv AA-Akkus mit 2600 mAh gab, die ultraschnell ladefähig waren und dass das Digispeed 4 mit Netz- und PKW-Lademöglichkeit im Bundle mit den Akkus nur unwesentlich teurer war, als die Geräte der Mitbewerber mit vergleichbarem Ladeverhalten ... Digispeed4; als dann die schnellere Akkuladezeit nötig wurde kam das Digispeed4 Ultra dazu, weil auch die MP3-Player und andere Geräte der Familie geladen sein wollten. Einzig das recht laute Lüftergeräusch beim Ultra ist anfangs etwas gewöhnungsbedürftig - immerhin das Gerät hat dieses Feature ... die preisgünstigeren Geräte der Mitbewerber sind diesbezüglich überwiegend im Nachteil.
Anwendungshinweise für Batterien und Akkus
Batterie-/Akku-Testgeräte Wer größere Mengen von Batterien bzw. Akkus im Vorrat haben muss, der sollte noch zwei weitere Geräte (hier exemplarisch von Ansmann) kennen, damit keine Wartungs- oder Regenerationszyklen "auf Vorrat" gefahren werden, die die Gesamtlebensdauer der Akkus beeinträchtigen bzw. zur vorzeitigen Entsorgung von Batterien veranlassen:
Die Ladezeit des Energy 8+ pro für einen NiMH-AA-Akkus mit 2600 mAH liegt - laut Ansmann-Kalkulator bei ca. 4,5 h - beim Digispeed 4 werden für den gleichen Akku ca. 1,8 Stunden angegeben und beim Digispeed 4 ultra ca. 45 Minuten (0,7 h).
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Der Umbau der kristallinen Formationen einer
Nickel-Kadmium-Zelle ist in den folgenden, elektronenmikroskopischen
Fotos dargestellt - man sieht eine Kadmiumplatte in einer sauberen,
funktionierenden Kristallstruktur, eine kristalline Formation nach
Gebrauch (oder Missbrauch) und nach Regeneration.
Um den Kristallschrott wieder nutzbar zu machen, sollten Ni-Akkus in regelmäßigen Abständen gewartet werden - und zwar 1x/Monat mit einer gezielten Entladung bis auf eine Spannung von knapp unter 1 V. Entsprechendes gilt für Ni-MH-Akkus - allerdings reicht eine Wartung/Quartal - häufigere Wartungen machen keinen Sinn und beschleunigen die Gebrauchsalterung. Wartung eines Akkus ist die gezielte mittelschnelle Entladung des Akkus auf 1V/Zelle. Regenerierung eines Akkus ist die langsamen Tief-Entladung, unterhalb der 1.0V/Zelle-Schwelle - dabei muss der Entladestrom möglichst gering gehalten werden, um eine Umpolung der Zellen zu verhindern.
Tests haben gezeigt, dass Nickel-Kadmium-Zellen eine
Entladung bis mindestens 0.6V/Zelle benötigen, um die wirklich
resistenten Kristallformationen verkleinern zu können. Die folgende
Grafik zeigt die Batteriespannung während der Wartungsentladung auf
1.0V/Zelle, gefolgt von einer Regenerationsentladung bis auf
0.4V/Zelle.
Nachfolgend die Wartungs-/Regenerationsergebnisse für 4 NiCd-Akkus, die verschieden stark vom Memoryeffekt betroffen waren.
Die Zellen wurden zuerst voll aufgeladen, dann auf
1.0V/Zelle entladen. Die resultierenden Kapazitäten wurden in einem
Maßstab von 0 bis 120% in der ersten Kolonne dargestellt.
Zusätzliche Entlade/Ladezyklen wurden durchgeführt und die
Batteriekapazitäten in den entsprechenden Kolonnen dargestellt. Die
durchgezogene Linie entspricht dem Wartungs- und die gestrichelte
Linie dem Regenerationsergebnis.
Akku 'A', mit kurzer Betriebsdauer reagierte gut auf
die Wartung allein, und eine Regeneration wurde nicht nötig. Die
Akkus 'B' und 'C' benötigten eine Regeneration, um ihre Leistung
wieder herzustellen. Ohne Regeneration hätten diese 2 Batterien
entsorgt werden müssen.
Wird der Akku länger als ein halbes Jahr nicht
gepflegt, dann ist mit definitivem Schaden zu rechnen. Trotz
ultimativer Regeneration wird die ursprüngliche Kapazität nicht mehr
erreicht, weil die Reaktionsfläche durch Bildung großer
Kristallkonglomerate zu klein geworden ist und/oder es kommt zur
unkontrollierten Selbstentladung über beschädigte Separatoren. Man kann dem Memory-Effekt auch dadurch entgegenwirken, dass man die Wartung und Regeneration "on-the-fly" betreibt. Sobald die Akkus von der Kamera moniert werden, packt man sie z.B. in eine Videoleuchte, ein Radio oder einen anderen unkritischen Verbraucher und "entlädt" sie dort weiter, bis sie erkennbar zu schwach werden. In einem Radio oder Diktiergerät entspricht dieser Einsatz einer langsamen Tiefentladung. Grundsätzlich sollte man fabrikneue Akkus - nach dem Konditionieren, also nach den erste drei bis vier Lade-/Entladezyklen - immer in dem Gerät einsetzen, das den am meisten kritischen Spannungsbedarf hat ... das ist die in unserem Fall die Digicam. Wenn die Kapazität nach ca. 3/4 der garantierten Ladezyklen bei 75 - 80% angelangt ist und sich auch durch Regenieren nicht mehr steigern lässt, dann verwendet man diese Akkus noch lange Zeit in unkritischen Geräten, wie z.B. Lampen, Radios, Fernbedienungen, Funkweckern usw. Auf diese Weise lässt sich unglaublich viel Geld sparen und es hilft obendrein, Sondermüll zu minimieren und Recycling-Ressourcen zu entlasten.
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Powerpacks machen einen Sinn, wenn die Endgeräte über eine
Anschlussbuchse für diese Stromversorgung haben - bei Semi-Profi-
und High-End-SLR-Kameras, Power-Blitz-Geräten und Speichertanks ist
das Standard. Hier sollte man auf die Lösungen zurück greifen, die vom Hersteller für das Endgerät angeboten werden.
Wer in Gegenden mit täglich 6 - 8 Stunden kräftiger Sonneneinstrahlung, aber längere Zeit fernab jeglicher Zivilisation unterwegs ist, der sollte sich das Solarladegerät eGo! Master bzw. eGo! Pro für 129,- bzw. 199,- EUR anschauen. Suchstichworte sind Solarladegerät oder e.Go! Das Gerät e.Go! Fun ist für erscheint für den ernsthaften Gebrauch nicht geeignet.
Das e.Go! Professional ist bau- und ausstattungsgleich mit dem bei Globetrotter angebotenen Gerät Solarc e-Go Professional. Es funktioniert auch unter mitteleuropäischen Sonnenverhältnissen zuverlässig und ist in der Pro-Version eine empfehlenswerte Investition ... den Bedarf dafür natürlich vorausgesetzt. Die Rechnung ergibt sich aus dem Strombedarf und aus dem Gewicht für eine entsprechende Menge an Ni-Batterien.
Eine SLR-like ist in der Regel mit 4 Akkus vom Typ AA bestückt und die reichen für durchschnittlich 350 Fotos. Wenn man von 15 Fototagen ohne Netz- oder Bordstromversorgung mit 350 Fotos/Tag ausgeht, dann gibt man für Alkali-AA 105 EUR aus und schleppt anfänglich 1,5 kg Batterien mit. Bei der Verwendung von Li-Batterien sind es sogar 240 EUR. Für den ambitionierten Amateur mit geeigneter Kamera und häufigen Shootings fernab der Zivilisation macht sie das Solar-Ladegerät also schon nach 2 - 3 Exkursionen bezahlt - und spart ca. 1 kg Transportgewicht. Aus eigener Erfahrung und beim Querlesen der Forenbeiträge zahlreicher Outdoor-Fotografen und Expeditionsteilnehmer scheint mir der Nutzen des Solarladegerätes ausreichend belegt. Für den reinen Urlaubs- und Gelegenheitsamateur rechnet es sich natürlich nicht.
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In der Digicam sind zahlreiche Stromverbraucher am Werk und vernichten den Energievorrat in den Akkus bei unkritischem Umgang nachhaltig und schneller als einem das zu Anfang bewusst ist. Nichts ist ärgerlicher, als wenn man eine viel versprechende Exkursion abbrechen muss, weil die Spezialakkus erschöpft sind und man keinen ausreichenden Ersatz dabei hat.
Wohl dem, dessen Kamera mit handelsüblichen Standard-Akkus bestückt ist oder betrieben werden kann, denn er kann die Misslichkeit mit Batterien überbrücken. Wenn es nach mir ginge, dann müsste jeder Hersteller der Spezialakkus verbaut, auch einen Adapter zur Verwendung von Standardakkus anbieten oder verpflichtet werden eine Buchse für externen Supply via Powerpack zu ermöglichen.
Nachfolgend der Vergleich einer älteren mit einer neueren Digicam, wobei letztere erkennbar reduzierte Energieentnahmen aufweist, weil der Verbrauch drastisch optimiert wurde.
Stromverbrauch der Olympus c 350 Zoom (3 MP - 2003)
Der Stromverbrauch beim Einschalten, bei der Motiveinstellung (Zoom und Autofocus), für die Blitzladung und den Bildspeichervorgang (inklusive AD-Strecke und JPG-Programm), das Bereitschaftsladen des Blitzes nach der Aufnahme und den Ausschaltvorgang sind deutlich zu erkennen. Für das eigentliche Bild inkl. Blitz wird nur etwa ein drittel der gesamten Betriebszeit verwendet, aber knapp 45% der Energie, wenn man die Fläche unter dem Stromverbrauch integriert.
Stromverbrauch der Olympus C 3040 (3 MP - 2001 ...!!!)
Auch bei dieser Kamera ist der Stromverbrauch für das Ein- und Ausschalten beachtlich, geht aber hauptsächlich zu Lasten der Ausschaltens. Das Strommanagement des Blitzlichts ist scheint auf den ersten Blick optimiert, hat aber den gleichen Energieverbrauch, wie bei der ersten Kamera. Man sieht hier sehr gut, wie stark Autofokus und Zoom den Akku belasten. Leider ist auf beiden Diagrammen nicht zu erkennen, ob im Sucher- oder im Monitor-Modus fotografiert wurde - ich meine mich zu erinnern, dass beide Kameras lediglich einen optischen Sucher haben, aber dafür ist der konstante Stromfluss bei der Vorfokussierung (Release 1/2) bis zur Bildaufnahme (Trigger) sehr schön erfasst.
Allerdings sollte man aus den beiden Originaldiagrammen keine
voreiligen Schlüsse ziehen, weil sie nicht maßstabsgetreu sind. In
der Integrationsüberlagerung bei identischen Dimensionen und
Maßstab, sieht man nämlich, dass der Energiebedarf so
unterschiedlich nicht ist und bei der moderneren Kamera eher etwas
höher ist.
Somit können die Stromsparmöglichkeiten formuliert werden, wenn die Energieversorgung umständehalber rationiert werden muss:
Es gibt allerdings inzwischen im Übergangssegment zwischen SLR-like- zu SLR schon zwei Kameras, die erfreulicherweise die Möglichkeit bieten, das fest verbaute Zoomobjektiv und die Fokussierung über Einstellringe von Hand vorzunehmen. Wer sich von seiner bisherigen Kleinkamera nicht trennen will, dem bleibt immerhin noch die Möglichkeit den externen Netzbetriebsanschluss mittels einer Bastellösung mit einem exakt angepassten Powerpack zu verbinden.
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Batterien |
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