Wokół powerbanków narosło wiele mitów, szczerze mówiąc więcej, niż się spodziewałem, kiedy zaczynałem się przygotowywać do tego tekstu. Wielu osobom wydaje się, że to po prostu akumulatory z portami USB. Sęk w tym, że to nie jest prawda. Nawet najprostsze spośród nich są wyposażone w dość złożony i wielozadaniowy układ elektroniczny. Natomiast im możliwości powerbanka są większe, tym większe jest skomplikowanie jego układów. Pozostaje jeszcze kwestia pojemności, która zawsze jest mniejsza, niż mogłoby się wydawać.
Pojemność powerbanków kłamie
Zacznijmy od końca, czyli pojemności. Niestety, rynek przyjął podawanie tego parametru w najgorszy możliwy sposób, czyli w mAh. Ten parametr ma tyle sensu, co podawanie odległości w długości boisk futbolowych. W końcu czy ktoś poza Amerykanami się orientuje, ile ma to cholerne boisko? Tu jest podobnie. Ilość mAh podaje jedynie ilość wartość maksymalnego prądu, która rozładuje akumulator w ciągu godziny. Oczywiście niemal żaden z akumulatorów nie oferuje takiej wartości prądu, jednak dzięki prostemu przekształceniu wzoru można łatwo podać, po ilu godzinach akumulator się rozładuje, oferując maksymalny prąd. Sęk w tym, że do tej pory pomijaliśmy jeszcze jeden, niezwykle istotny parametr, czyli napięcie. Zanim przejdziemy dalej, warto sobie wyjaśnić dlaczego.
Nieszczęsne 3,7 V
Czas na krótką lekcję historii. Otóż właśnie takie napięcie akumulatorów przez lata było standardem w telefonach komórkowych. Producenci, podając parametry swoich baterii do tych urządzeń, najzwyczajniej w świecie pomijali ten aspekt. Wszystko przez to, że porównując baterie poszczególnych modeli, wartość ta była taka sama, a więc można było ją pominąć. Z perspektywy działów marketingowych dużo lepiej wyglądało chwalenie się początkowo setkami, a następnie tysiącami mAh. Zresztą wciąż to robią. W końcu bateria 4000 mAh wygląda o wiele lepiej na ulotce w markecie, niż 4 Ah, mimo że ma to tyle samo sensu, co podawanie wartości litrowej butelki wody w mililitrach. Dodatkowo przez lata to się sprawdzało.
Prawdziwa pojemność powerbanków
Wszystko to jednak przestało się sprawdzać w przypadku powerbanków. Weźmy tu na warsztat najbardziej podstawowy, wręcz prymitywny model, który oferuje na wyjściu 5 Watów. Na wartość tą przekłada się 1 Amper i 5 Volt. Wszystko to wynika ze wzoru na moc, który zapisujemy jako:
P = I × U czyli W = A × V
Wynika z niego, że Waty to Ampery razy Volty. Problem w tym, że akumulator w takim powerbanku najprawdopodobniej ma napięcie 3,7 Volt. Nijak nie daje to więc pożądanego wyniku 5 W. W tym celu stosuje się tak zwane przetworniki napięcia. Te modyfikują napięcie oraz prąd. Warunek jest taki, że na wyjściu musi być taka sama moc, jak na wejściu. Przynajmniej w idealnym modelu takiego układu. To oznacza, że w przypadku akumulatora 3,7 V pobierany prąd to nie 1 A, a 1,35 A. Jak teraz łatwo policzyć powerbank o przykładowej pojemności 5 Ah nie będzie oddawał energii 5 W przez 5 godzin, a jedynie przez około 3 godziny i 8 minut Dlatego też powerbank 5 000 mAh nigdy nie naładuje do pełna smartfona z baterią 5 000 mAh.
Potęga watogodzin
Jeśli weźmiemy jeszcze pod uwagę inne standardy ładowania, czyli takie z większym prądem, albo co gorsze, z większym napięciem, to powstaje istny miszmasz możliwości i wyników, w którym naprawdę trudno się połapać. Jeśli jeszcze dodamy do tego, fakt, że niektóre akumulatory oferują nie 3,7 V, a na przykład 3,85 V to można się całkiem pogubić w tym wszystkim. Na całe szczęście nie trzeba sobie tym w ogóle zawracać głowy. Odpowiedni parametr istnieje już od bardzo dawna. Są to tak zwane watogodziny, które zapisujemy jako Wh. Zawiera on w sobie zarówno napięcie, prąd jak i czas, czyli wszystkie parametry, które nas interesują. Nie trzeba nawet niczego przeliczać.
Zobacz też: Masz wiele kont w różnych bankach? Skorzystaj z jednej aplikacji z AppGallery
W idealnym świecie wystarczy porównać pojemność powerbanka i porównać ją do pojemności baterii smartfona w nich wyrażonych. Dzięki temu operując na przykładzie smartfona z baterią 3,85 V i 5000 mAh i powerbanka 3,7 V i 5000 mAh wiemy, że smartfon ma baterię 19,25 Wh a powerbank 18,5 Wh.
Perpetuum mobile nie istnieje!
I ktoś tutaj mógłby zapytać: no dobrze, ale dlaczego w takim razie nie da się naładować do pełna smartfona z baterią 5000 mAh o napięciu 3,7 V? Przecież ich pojemności są identyczne! No cóż, na to składają się dwa czynniki. Skupmy się na tym, że perpetuum mobile nie istnieje. Warto wyjaśnić, że mianem tym określane są dwa hipotetyczne urządzenia. Pierwsze z nich to takie, które wytwarza więcej energii, niż pobiera. To nas jednak tu nie interesuje. Istnieje jednak również koncepcja perpetuum mobile drugiego rodzaju. Jest to maszyna, która uwalnia przez pracę tyle samo energii, ile sama pobiera. Maszyna, która nie może powstać z powodu dwóch pierwszych zasad termodynamiki.
Zobacz też: One UI 3.0 – oto zmiany i nowości w najnowszej nakładce Samsunga
Bateria tak naprawdę nie potrafi przechowywać prądu! Zdziwieni? Większość na pewno. Otóż w bateriach jest uwięziona energia chemiczna, która dzięki anodzie i katodzie oraz przepływowi jonów jest konwertowana na energię elektryczną. To jednak wiąże się również z uwalnianiem także innych form energii, a głównie cieplnej. Oznacza to, że bateria daje nam energię elektryczną i cieplną. Ich suma natomiast wynosi pojemność danego akumulatora. Mamy więc pierwszą stratę podczas rozładowywania samego powerbanka. Podobnie wygląda kwestia ładowania baterii. Ta w tym procesie również się nagrzewa. To oznacza, że większość energii elektrycznej jest konwertowana na chemiczną, ale znaczna jej część zamienia się w ciepło. Dlatego też podczas takiego ładowania zyskujemy niepełną baterię smartfona i całkiem sporo ciepła. A to dopiero pierwszy z problemów.
Sprawność elektroniki i podzespoły
Drugi problem jest na szczęście o wiele mniej zawiły. Przynajmniej z punktu widzenia elektronika. Jak już wspomniałem na samym wstępie powerbanki to nie tylko akumulatory z portami USB. W środku znajdują się układy elektroniczne, które odpowiadają między innymi za wewnętrzne zabezpieczenia akumulatora, czy wspomnianą wyżej regulację napięcia. Dodatkowo w bardziej zaawansowanych konstrukcjach jest także komunikacja ze smartfonem i układ dobierania odpowiedniego standardu szybkiego ładowania. Wszystko to musi być zasilane. Co więcej, wszystko to również generuje straty, ponieważ się nagrzewa. Żeby tego było mało, podobny układ znajduje się po stronie smartfona. Ten również potrzebuje energii i również generuje ciepło.
Opór
Pamiętacie, jak pisałem o dwóch kwestiach? No cóż, kłamałem. Jest jeszcze jeden parametr, który należy wziąć pod uwagę, chociaż ten w większości przypadków używania powerbanków można pominąć. Ostatnim elementem jest tutaj kabel wykorzystany do podłączenia smartfona do powerbanka. Jeśli jest to ten dodany do smartfona, to jego opór elektryczny będzie raczej pomijalny. Jeśli jednak kupiliśmy kilka lat temu w sklepie z serii wszystko za 1 zł kabel USB 1,5 m to niemal na pewno ilości miedzi innych metali, które w nim znajdziemy, są raczej symboliczne. To oznacza, że żyły kabla są niezwykle cienkie, a opór elektryczny wysoki.
Zobacz też: Oppo Watch LTE w Polsce – do sprzedaży trafia wersja 46 mm z eSIM
Z tego też powodu znaczna część energii będzie zamieniana na ciepło elektryczne i to tuż za samą wtyczką wychodzącą z powerbanka. Oczywiście nie jest to przypadłość jedynie tanich kabli. Jeśli wasz markowy kabel wolno ładuje smartfona, a wtyczka USB-A szybko się nagrzewa, to znaczy, że jest on uszkodzony i powinniście go jak najszybciej wymienić. Jeśli jednak macie porządnego powerbanka, to niemal na pewno opory elektryczne na dołączonym kablu USB są tak niewielkie, że praktycznie nie maja większego znaczenia.
Podsumowanie
Na szczęście niektórzy producenci podają już pojemność swoich powerbanków także w Wh. I to właśnie na tym parametrze powinniście się skupić podczas zakupu swojego banku energii, to jednak wciąż nie rozwiązuje pozostałych problemów. Mam nadzieję, że już rozumiecie dlaczego porównywanie pojemności powerbanka do baterii smartfona nie ma sensu. Pojemność powerbanków kłamie i to zawsze.