Akkulaufzeit-Rechner

Wie lässt sich die Akkulaufzeit berechnen?

Wenn du die Akkulaufzeit berechnen willst, vergleichst du Energie im Akku mit dem Verbrauch des Geräts. Die reine Angabe in mAh sagt dafür noch nicht genug aus, weil sie immer zur Akku-Nennspannung gehört. Erst zusammen mit Volt wird daraus eine Energieangabe in Wh. Genau diese Wh sind die faire Vergleichsgröße, wenn du unterschiedliche Akkus oder Geräte gegenüberstellst.

Ein Akku mit 5.000 mAh bei 3,7 V hat im Beispiel 18,5 Wh Nennenergie. Ein Akku mit 24 Wh wird dagegen bereits direkt als Energie angegeben. Dann ist die Spannung vor allem nötig, wenn du zusätzlich die Kapazität in mAh sehen willst. Beim 12-V-Akku mit 24 Wh entspricht das 2.000 mAh bei Akku-Spannung.

Gib Kapazität, Spannung, mittleren Verbrauch sowie mögliche Abschläge für Wirkungsgrad, Akkuzustand, Ladestand und Reserve ein, dann zeigt der Rechner die nutzbare Energie und die Laufzeit.

Wie rechnet der Akkulaufzeit-Rechner mit mAh, Volt und Watt?

Die Rechnung läuft in Worten so: Aus Nennkapazität und Akku-Nennspannung wird zuerst die Nennenergie in Wh bestimmt. Danach werden Akkuzustand, nutzbarer Ladeanteil und Wirkungsgrad berücksichtigt. Die so nutzbare Energie wird durch die mittlere Leistung in W geteilt.

Beim Beispiel mit 5.000 mAh, 3,7 V und 5 W ergibt sich zuerst eine Nennenergie von 18,5 Wh. Ohne Abschläge bleibt an der Last ebenfalls 18,5 Wh nutzbare Energie. Diese Energie wird durch 5 W geteilt. Das Ergebnis ist 3,7 h.

Die gleiche Logik gilt auch, wenn du mit Wh startest. Bei 24 Wh, 12 V und 10 W Last bleiben ohne Abschläge 24 Wh nutzbare Energie. Daraus ergibt sich eine Laufzeit von 2,4 h. Der Vorteil von Wh: Du musst die Energie nicht erst aus mAh und Spannung ableiten. Das ist besonders hilfreich, wenn Akkupacks intern eine andere Zellspannung haben als der Ausgang, an dem dein Gerät hängt.

Warum mittlere Leistung wichtiger ist als Ladeleistung

Für die Laufzeit zählt der Verbrauch des Geräts während des Betriebs, nicht die Leistung eines Ladegeräts. Ein Gerät kann kurzzeitig mehr ziehen, im Mittel aber weniger brauchen. Umgekehrt kann ein Display, Funkmodul oder Motor Lastspitzen erzeugen, die in einer einfachen Rechnung nur über den mittleren Verbrauch abgebildet werden.

Das sieht man gut am 18,5-Wh-Akku ohne Abschläge:

Verdoppelt sich die mittlere Leistung, sinkt die Laufzeit entsprechend. Darum solltest du für die Planung lieber den realistischen Durchschnitt nehmen: beim Sensor eher den Verbrauch über den Messzyklus, beim Router den normalen Betrieb, beim Smartphone nicht nur den Standby-Wert. Wenn du nur einen Stromwert hast, kannst du im Rechner auch Strom bei Akku-Spannung wählen. Achte dann genau auf die Einheit.

Reserve, Akkualterung und Wirkungsgrad verändern die Laufzeit deutlich

Die ideale Rechnung ist ein guter Start, aber in der Praxis nutzt du selten die volle Nennenergie. Der Rechner trennt deshalb mehrere Effekte: Restkapazität gegenüber Neuzustand, Start-Ladestand, verbleibende Reserve und Wirkungsgrad zur Last.

Bei 5.000 mAh, 3,7 V und 6 W Last bleiben mit 20 % Reserve noch 14,8 Wh an der Last. Die Laufzeit beträgt dann 2,4667 h. Ein alter Akku kann ähnlich wirken: Bei 80 % Restkapazität, 5.000 mAh, 3,7 V und 5 W Last stehen ebenfalls 14,8 Wh nutzbare Energie zur Verfügung, die Laufzeit liegt bei 2,96 h.

Auch ein niedriger Start-Ladestand zählt direkt in die Rechnung hinein. Ist derselbe 5.000-mAh-Akku bei 3,7 V nur zu 50 % geladen und das Gerät braucht 2 W, bleiben 9,25 Wh nutzbare Energie. Das ergibt 4,625 h. Für Vergleiche solltest du solche Annahmen immer gleich setzen, sonst vergleichst du nicht die Akkus, sondern unterschiedliche Nutzungsbedingungen.

Benötigte Akkukapazität berechnen statt Laufzeit schätzen

Du kannst die Rechnung auch umdrehen: Statt zu fragen, wie lange ein vorhandener Akku hält, legst du eine gewünschte Laufzeit fest. Dann zeigt dir der Rechner, welche Nennenergie und welche mAh bei der gewählten Akku-Spannung nötig sind.

Für 8 h Laufzeit bei 3,7 V und 4 W Verbrauch werden 32 Wh benötigt. Das entspricht 8.648,65 mAh bei Akku-Spannung. Bei 12 h Laufzeit, 5 V und 600 mA Last werden 36 Wh benötigt, entsprechend 7.200 mAh. Für 24 h Laufzeit bei 12 V und 10 W Verbrauch sind 240 Wh nötig, entsprechend 20.000 mAh.

Diese Rückwärtsrechnung ist praktisch, wenn du ein Projekt planst: etwa eine Beleuchtung, einen mobilen Router oder eine Messbox. Plane dabei die gleichen Abschläge ein, die du später erwartest. Sonst passt die theoretische Kapazität, aber der Akku ist im Einsatz früher leer als gedacht.

Typische Fehler beim Batterie Laufzeit berechnen

Der häufigste Fehler ist der direkte Vergleich von mAh ohne Spannung. 10.000 mAh klingen immer gleich, stehen aber nur zusammen mit der Akku-Nennspannung für eine bestimmte Energiemenge. Im Beispiel liefern 10.000 mAh bei 3,7 V eine Nennenergie von 37 Wh. Bei 20.000 mAh und 3,7 V sind es 74 Wh.

Der zweite Fehler ist eine falsche Einheit beim Strom. Wenn du Strom bei Akku-Spannung auswählst, erwartet der Rechner mA. Wird 1,5 eingetragen, wird das als 1,5 mA behandelt. Das führt im Beispiel mit 4.500 mAh und 3,7 V zu 0,00555 W mittlerer Leistung und 3.000 h Laufzeit. Das ist ein Hinweis, die Eingabe zu prüfen, wenn du eigentlich eine deutlich höhere Stromaufnahme meintest.

Der dritte Fehler ist ein zu optimistischer Wirkungsgrad. Beim 12-V-Akku mit 100 Ah, 60 W Last, 90 % Wirkungsgrad und 20 % Reserve bleiben von 1.200 Wh Nennenergie noch 864 Wh nutzbar. Die Laufzeit liegt bei 14,4 h. Ohne solche Abschläge wirkt ein Akku auf dem Papier oft stärker als im echten Betrieb. Das Modell verwendet konstante mittlere Leistung und Nennspannung. Entladekurve, temperaturabhängige Kapazität, Abschaltspannung und lastabhängige chemische Effekte werden nicht einzeln simuliert. Wenn deine Kapazitätsangabe Alterung schon berücksichtigt, setze nicht denselben Abschlag erneut an.