Die ZWO ASIAIR und der Stromverbrauch

Die ASIAIR von ZWO ist ein idealer Knotenpunkt für die mobile Astrofotografie, und dafür wurde sie primär auch konzipiert. Das bedeutet aber auch, dass man so ein System unterwegs auch mal mit einem Akku betreiben möchte. Ich arbeite primär vom Garten aus, habe die ASIAIR aber auch schon ein paar Mal in der luftigen Höhe der Schweizer Alpen mit dabei gehabt. Und hier braucht es wohl oder übel auch eine entsprechende Stromversorgung, welche man zusätzlich mitschleppen muss.

Damit das System nicht aus heiterem Himmel inmitten der Nacht den Geist aufgibt, braucht es auch einen passenden Akku, der die Stromversorgung auch zuverlässig über die Nacht hinweg gewährleisten kann. Und wenn man den Akku noch selbst ein Stück transportieren muss, sollte dieser im optimalen Fall auch nicht zu überdimensioniert sein.

Ich habe hierzu für mich bei der Auswahl des idealen Akkus hierzu mal mit der Leistungsaufnahme des Systems auseinandergesetzt, und auch mal grobe Messungen durchgeführt, um zu sehen, in welcher Situation die ASIAIR welche Leistung aufnimmt. Ich arbeite hier in Kombination mit gekühlten Kameras von ZWO, welche im Vergleich zum Einsatz mit DSLR/DSLMs noch mal zusätzlichen Strom beanspruchen. Ebenfalls betreibe ich meine mobilen Montierungen wie z.B. eine Rainbow Astro RST-135 auch direkt über die DC Ausgänge der ASIAIR, genauso wie eine Heizmanschette. Bei kleinen Verbrauchern ist das auch gar kein Problem, aber eine große Montierung sollte man dort natürlich nicht dran hängen.

Ich habe hierzu einen einfachen Aufbau mit der ASIAIR+ genutzt, und zwischen Stromversorgung und ASIAIR+ ein Strommessgerät eingeklinkt, welches dann den Verbrauch der ASIAIR+ misst. Da die Kamera auch über die ASAIR+ mit Strom versorgt wird, wird somit der gesamte Stromverbrauch dieser Kombination gemessen. Montierung und Heizbänder sind da mal nicht dran, da für diese Verbraucher die Daten ungefähr bekannt sind. Als Kamera diente eine ASI 6200 MC Pro, aber ich gehe davon aus, dass bei anderen Kameras von ZWO die Daten vergleichbar sind, und sich nicht zu extrem unterscheiden.

Meine Messungen haben etwas hochgerundet folgende Ergebnisse geliefert:

• Die ASIAIR+/Pro alleine verbraucht ca. 0.5A
• Bei 35% Kühlung, liegt der Verbrauch bei ca. 0.8A
• Bei 45% Kühlung, liegt der Verbrauch bei ca. 0.9A
• Bei 50% Kühlung, liegt der Verbrauch bei ca. 1A
• Bei 80% Kühlung, liegt der Verbrauch bei ca. 1.5A
• Bei 90% Kühlung, liegt der Verbrauch bei ca. 1.9A

Was ebenfalls noch zu erwähnen ist, ist die integrierte Tauheizung, welche meine Kameras wie ASI2600 MM Pro, 2400 MC Pro und 6200 MC Pro haben. Bei der 6200 MC Pro verbraucht die Tauheizung ca. 0.3A, welche ich bei mir immer standardmäßig aktiviert ist. Für die Testmessungen war sie aber immer deaktiviert, und muss weiter unten im Beitrag noch zusätzlich dazugerechnet werden.

Die Montierungen wie eine Avalon M-Zero, Rainbow Astro RST-135, Skywatcher EQM-35 PRO, welche ich auch direkt über die ASIAIR mit Strom versorgt habe, verbrauchen beim Tracking ca. 0.5A, wie viele andere kleinere Montierungen auch. Auf den schnellen Fahrten verbrauchen die Montierungen natürlich kurzweilig höhere Ströme zwischen 1 und 2A. Da diese schnellen Fahrten abgesehen beim Polar Alignment für die 60° Drehung, sowie beim Anfahren vom Objekt, sowie beim Meridian Flip so gut wie kaum stattfinden, kalkuliere ich diesen Verbrauch gar nicht ein, sondern nur das dauerhafte Tracking.

Die üblichen Heinzbänder für einen Refraktor, in meinem Fall ein 100er Apo, brauchen rund 1A. Bei größeren wird es dann sicher etwas mehr sein. Ein kleineres für ein Guidescope sind es eher ca. 0.5A. Da ich aber hauptsächlich mit OAGs arbeite, fällt ein zusätzliches Heizband flach.

Damit habe ich für mich alle entscheidenden Verbraucher ermittelt, und kann mir dadurch schon mal die Leistungsaufnahme über die Nacht ausrechnen.

Bei mir ist das Ziel, dass die Kühlung über die Nacht hinweg immer unter 50% bleibt. Somit hat man immer etwas Spiel nach oben, und die Kühlung muss auch nicht unter voller Last die Nacht durcharbeiten. Und im Fall eines mobilen Einsatzes, ist der Verbrauch auch nicht zu hoch. Deswegen arbeite ich bei meinen Kameras auch mit zwei Temperaturen. Für die wärmeren Jahreszeiten sind es 0 Grad, und für die kälteren Jahreszeiten sind es -10 Grad. Aus meiner bisherigen Erfahrung, läuft bei mir die Kühlung in Sommernächten meist im Bereich von 35%, im Winter teilweise sogar unter 10%. Somit rechne ich mit einem maximalen Verbrauch der Kamera und der ASIAIR+ von 0.8A. Die Tauheizung habe ich auch immer am Laufen, damit kommen wir dann auf 1.1A. Mit dem Heizband und der Montierung kommen wir hier auf ca. 2.1A. Da das alles etwas hoch gerundet ist, wird es in der Praxis weniger sein, aber wir rechnen mal einfach mit dem Verbrauch, um auf der sicheren Seite zu sein.

Die Formel, welche ich dazu nutze, schaut folgendermaßen aus. Es gibt aber auch alternativ genügend Rechner im Internet, um die Betriebszeit von Akkus auszurechnen.

In meinem Beispiel ist der Verbrauch der ASIAIR+ und der Kamera bei 1.1A, dazu kommen 0.5A für die Montierung, und 1A für das Heizband. Also würde bei dem Setup ein Verbrauch von 2.6A zusammenkommen. Bei einem Akku mit 40Ah würde die Rechnung folgedermassen aussehen:

Mit dem Akku könnte ich also das Setup welches 2.6A verbraucht, gute 15h betreiben, was für eine Nacht mit ausreichenden Reserven ausreicht. In meinem Fall, um parallel noch ein zusätzliches kleineres Setup mitzuversorgen. Theoretisch müsste der Akku sogar für zwei gleiche Setups immer noch 8 Stunden reichen. Wichtig ist aber hierbei auch, dass die Rechnung nicht zu knapp geführt wird, und dass auch immer Reserven beim Akku mitgerechnet werden. Dann ist man immer auf der sicheren Seite. Ebenfalls spielen aber noch weitere Faktoren wie Temperatur eine wichtige Rolle. Es gibt Akkus, welche bei tieferen Temperaturen nicht mehr die Leistung bringen, oder eine Schutzfunktion haben, durch die sie dann abschalten, wenn es zu kalt wird. Es ist also empfehlenswert, dass der Akku auch Betriebstemperaturen für die langen, aber kalten Winternächte hat. Manche mussten sich hier schon mit Styroporboxen helfen, damit der Akku nicht abschaltet.

Ebenfalls spielt auch der Typ des Akkus eine entscheidende Rolle. Bei Bleiakkus spielt zum Beispiel der Peukert Effekt eine große Rolle. Einfach gesagt bedeutet der Effekt: Je höher die Belastung (A) des Akkus, desto weniger kommt an Kapazität (Ah) raus. Bei Bleiakkus können das bis zu 30% der Nennkapazität sein, welche am Ende weniger herauskommen.

Persönlich ziehe ich heutzutage die Lithiumbatterien LiFePO4 vor. Sind bis heute die leichtesten, nachhaltigsten, aber auch teuersten Akkus. Zusätzlich haben die LiFePO4 Akkus gegenüber den Lithium Ionen Batterien einen ganz entscheidenden Vorteil: Lithium-Eisenphosphat ist nicht brennbar oder explosiv. Sie sind also auch sicherer. Dass sie zu den leichtesten Akkus gehören, ist in Bezug auf Mobilität durchaus ein Pluspunkt. Besonders, wenn man den Akku eben auch von Hand transportieren muss. Ein LiFePO4 kann nahezu komplett entladen werden, ohne dabei großartige Spannungseinbrüche zu erleiden. Während ein Bleiakku ca. die Hälfte seiner Nennkapazität abgeben kann, ist die Nennkapazität eines LiFePO4 Akkus nahezu auch die reale entnehmbare Kapazität. Das sollte man bei der obigen Kalkulation auch berücksichtigen.

Ich selbst habe für mobile Zwecke einen "LIONTRON LiFePO4 12,8V 40Ah LX Smart BMS mit Bluetooth", welcher sicher zu der teureren klasse gehört. Mit den Maßen von 198 x 152 x 171mm (LxBxH) ist er noch recht kompakt für seine Leistung, und mit 5,3 Kilo noch gut transportabel. Der Temperaturbereich für die Entladung liegt bei -20°C .. +60°C, was dem üblichen Winter hier in der Umgebung gut standhält. Und das Schöne an dem System, ich kann per Bluetooth den Status vom Akku prüfen. Neben dem Ladezustand, kann ich auch die aktuelle Stromaufnahme sehen, und das ganz ohne zusätzlichen Geräte. Ein integriertes (BMS) Batterie-Management-System mit adaptivem Zellausgleich, welches Schutz vor Kurzschluss, Überladen- und Tiefentladung bietet, rundet das ganze ab. Ich zapfe den Strom also direkt vom Akku ab.

Und ganz nebenbei, der Akku passt perfekt in einen "MindShift BackLight 18L" Rucksack.

Ein nachträglicher Hinweis noch zum Heizband, welches in dieser Kalkulation einfach als dauerhafter Verbraucher mit eingerechnet wurde. Wer den Stromverbrauch noch etwas optimieren möchte, kann natürlich auch mit einem Tauregler für das Heizband arbeiten. Dadurch ist das Heizband nicht dauerhaft in Betrieb, sondern wird erst aktiv, wenn der Taupunkt unterschritten wird. Ich arbeite bei meinen größeren Teleskopen mit jeweils mit einer kleinen PegasusAstro Pocket Powerbox Micro, welche mit einem Feuchtigkeits- und Temperatursensor ausgestattet ist. Hier berichte ich über eine kleine Modifikation des Sensors: Klick