Power Bank (Carregador Portátil) - Comparação - Qual o melhor?

O objetivo desse vídeo é compartilhar informações sobre as características dos Carregadores Portáteis e auxiliar no entendimento das reais capacidades desses dispositivos focando em energia disponível por peso. Esse conteúdo foi publicado no formato de vídeo, conforme mostrado abaixo.

Alguns dos equipamentos eletrônicos que eu costumo recarregar ao longo de uma trilha costumam ser o rastreador, a lanterna, o relógio e o celular. Todos possuem baterias internas de lítio e necessitam de eventuais recargas que eu faço cusando carregadores portáteis. Como o tema é um pouco complexo, a seguir irei apresentar algumas informações técnicas simplificadas e características de uso que eu costumo observar e considero importantes sobre o funcionamento desses dispositivos.

Entendendo a Capacidade

Vamos olhar um pouco para as reais capacidades dos carregadores portateis. Vamos imaginar e usar como estudo de caso os três carregadores portáteis da imagem. O Pineng 10.000, o Powercore Anker 10.000 e o Nitecore NB10.000, como o nome já indica, todos possuem capacidades indicadas pelo fabricante de 10.000mAh. Mas, será que todos os carregadores portáteis possuem essa mesmo capacidade?

Esquerda: Pineng 10.000. Centro: Nitecore NB10.000. Direita: Anker PowerCore 10.000

Imaginem um cenário em que você possui um celular com bateria de especificação de 4.000mAh, como é o caso desse da imagem, intuitivamente, é comum achar que um carregador portátil de capacidade de 10.000 mAh pode carregar 2,5x esse celular. Aqui é onde começa a confusão pra muita gente.

Esses carregadores portáteis possuem baterias internas com características próprias e costumam ter valores quase sempre parecidos. O Pineng possuir bateria de 3,7V, O Anker de 3,6V, e o Nitecore 3,85V.

Para melhor entender a capacidade máxima de cada um desses dispositivos, primeiro precisamos mudar a unidade de análise, abandonando a tradicional unidade de “mAh” indicada nas especificações. Essa unidade de medida é inadequada para comparar a energia dos carregadores em relação ao peso.

Para fazer isso vamos ter que olhar para a clássica equação de watt, em que a Taxa de Transferência de Energia, conhecida como Watts, é igual a multiplicação da tensão (volts) pela corrente (amperes). Para transformar essa taxa de transferência de energia em um valor total de energia e estudar as capacidades totais dos carregadores portateis, se usa alguma unidade de tempo para acumular a energia. No caso, é usual utilizar a unidade “hora”. É por isso que você vê a indicação do produto falando em mAh, e não apenas mA que é uma taxa, usar essa unidade de hora no final faz com que a gente saiba a capacidade total disponível de energia.

Equação de Watt

Olhar para os mAh (que representa a corrente total acumulada) não é a melhor forma de analisar a energia total disponível em um carregador portátil, pois ela depende da tensão, a melhor forma é analisarmos a energia total armazenada é olhando para a energia acumulada em mWh. Para facilitar o entendimento, vamos imaginar que o power bank é um balde, e a água é a energia. A unidade de mWh indica o total de água que cabe dentro desse balde.

A unidade de mWh é a representação de toda água (energia) dentro de um balde (power bank)

Assim, encontramos o valor de 37.000mWh para o Pineng, 36.000mWh para o Anker e o valor de 38.500mWh para o Nitecore. Essa é a melhor forma de olhar para a energia total dentro de um carregador portátil, ou seja, quanta água tem dentro do balde. Então, antes a especificação falava que todos eram de 10.000mAh (ou seja, que teriam a mesma quantidade de água no balde), ao convertermos, vemos que não são iguais.

Eficiência

Aqui seria fácil olhar para a água no balde e comparar com o peso do produto para saber qual tem a melhor relação de energia por peso. Contudo, nesse momento, chegamos em um outro tema que também é importante. Que é a eficiência com que ocorrem perdas de água no caminho.

Inicialmente precisamos olhar um pouco para a voltagem, representada na unidade “volts”, temos nas baterias o valor é 3,7v para o pineng, 3,6 no Anker e 3,85 no Nitecore, como já foi mostrado antes. Os cabos e entradas USB que transferem energia entre os dispositivos trabalham apenas com valores a partir de 5V. Então, para que ocorra a transferência da energia do carregador portátil para algum dispositivo, é necessário aumentar a voltagem na saída do carregador portátil. Para que ocorra a subida de voltagem das baterias dos carregadores portáteis para 5V é necessário fazer uma conversão de aumento da tensão (boost).

Diferença de tensão na bateria do carregador portátil e no cabo USB

Essa subida de tensão acarreta em perdas de água no caminho, contudo, não é a única perda que ocorre no processo de carregar um equipamento eletrônico. Ainda ocorrem perdas nos cabos, principalmente os de baixa qualidade, e depois na redução da voltagem para carregar a bateria dos equipamentos eletrônicos. Essas perdas acarretam em redução de eficiência, pois nenhum sistema é 100% eficiente, ou seja, muita água fica pelo caminho. É nesse ponto que alguns produtos de melhor acabamento se destacam.

Ao medir com algum aparelho a energia total saindo de dentro de cada um desses carregadores portáteis, podemos ver qual é a eficiência aproximada para fins de comparação e avaliação do melhor carregador.

Essa comparação foi feita aqui nesse vídeo usando um medidor de energia total em mWh, foi encontrado o valor de 24.840mWh para o Pineng, 30.406mWh para o Anker e 34.450mWh para o Nitecore, o que indica que ocorrem perdas de 33% para o Pineng, 15,5% para o Anker e 10,5% para o Nitecore. Então, fique atento a carregadores portáteis muito baratos, quase nunca oferecem o que prometem. É importante entender que essas são as perdas apenas para subir a voltagem.

Resultado dos testes de eficiência dos carregadores portáteis.

A mensagem dessa explicação toda é muito simples, ao fazer o cálculo de quanta energia os seus equipamentos precisam, leve em consideração o valor real que o seu carregador portátil pode oferecer. Poder estimar as perdas na saída dos carregadores que foram medidas aqui apenas nos permite avaliar a eficiência e qualidade dos carregadores, em não calcular exatamente quando podemos usar, por não sabemos como ocorrerão as outras perdas no caminho, que varia entre dispositivos e cabos.

Avaliação do Peso

Agora, uma vez que a gente conhece a capacidade real de energia disponível nos carregadores portateis (ou seja, quanta água tem dentro do balde e quanta água respinga pra fora do balde pra levantar ele), podemos fazer as primeiras análises de eficiência entre carregadores em relação ao peso, que é a parte interessante desse vídeo, se você assistiu esse vídeo até aqui, você é um nerd como eu, parabéns!

Ao dividirmos o valor de mWh medido na saída de cada carregador pelo peso de cada carregador portátil, podemos saber qual possui a melhor taxa de água dentro do balde por unidade de peso. No caso, o Pineng possui 222g e 24.840mWh saindo do carregador portátil, resultando em 112mWh/g, o Anker possui 178g e somou 30.260mWh, resultando em 170mWh/g enquanto que, o Nitecore que pesa 150g registrou 34.477mWh saindo do balde, resultando em 230mWh/g.

Resultado da comparação de energia por unidade de peso dos carregadores analisados

Esses resultados mostram que o nitecore é aproximadamente 26% mais eficiente em relação ao peso que o anker e 105% mais eficiente que o Pineng, isso se deve principalmente a característica da bateria usada no nitecore, e a construção do carregador em fibra de carbono. Como era esperado, a maior eficiência desse carregador da Nitecore é refletida no preço. Hoje o Pineng custa em torno de 80 reais, o anker 200 reais, e o Nitecore 300 reais.

Velocidade de Carregamento

Bom, até aqui foi possível entender as capacidades dos carregadores portáteis e como alguns podem ser melhores do que outros em relação a eficiência e peso. Mas, existem outras informações que devem ser consideradas, como a velocidade com que a energia se move do carregador portátil para o celular ou a velocidade para carregar completamente o carregador portátil, por exemplo.

Esse é um tema mais complexo que envolve as novas tecnologias de carregamento rápido e não serão explorados neste vídeo. Para fins de análise qualitativa, a imagem mostra os tempos necessários para carregar completamente o meu celular com cada um dos carregadores portáteis. Mostrando a grande diferença do nitecore com tecnologia de power delivery (PD) em relação aos outros mais antigos. Essa tecnologia também se aplica a recarga do carregador portátil, característica importante se você tem pressa para recarregar, como na passagem por algum tipo de refúgio, por exemplo.

Tempo para cada carregador carregar um celular Galaxy S20

Dicas

A seguir serão apresentadas algumas informações gerais sobre o uso dos carregadores portateis que eu considero importantes para o montanhismo.

Dica 1) A primeira está relacionada com o número de recargas dos carregadores portáteis. Cada recarga feita diminui a performace das baterias gradualmente. Uma estimativa conservadora oscila entre 300 e 500 ciclos de vida útil, contudo, essa estimativa depende de muitos fatores e costuma ser maior, estudos mostram que em 250 ciclos de vida completos, até 15% da capacidade pode ser perdida.

Se você quer aumentar a vida útil das baterias, é fundamental não drenar elas por completo (o que é fácil para aparelhos eletrônicos, mas que nunca acontece pro carregador portátil). O quadro da imagem mostra a quantidade aproximada de ciclos da vida para diferentes usos de energia de baterias. Percebesse que usar as baterias e sempre deixar dentro ao menos 20% da capacidade aumenta em 100 ciclos a vida útil dessa bateria. Isso se aplica aos carregadores portáteis e aos seus equipamentos eletrônicos, pois ambos possuem bateria de lítio. Então, evite deixar a bateria dos seus eletrônicos chegar ao fim, sempre que pos´sivel, mantenha a carga alta.

Ciclo de vida dos carregadores portáteis de acorco com a quantidade de energia usada.

Dica 2) A segunda dica esta relacionada com o armazenamento, longos períodos de armazenamento afetam a capacidade do carregador portátil dependendo das condições. Isso é fortemente afetado pela temperatura do ambiente e quantidade de carga dentro. O quadro abaixo mostra uma aproximação de como as temperaturas afetam as baterias de acordo com o armazenamento em sua casa. Como podem observar, evitem ao máximo guardar por tempo prolongado a bateria com carga completa em ambientes quentes, o ideal é deixar o dispositivo em meia carga sempre que for guardar. Entretanto, essa informação é encontrada de maneira diferentes nos dispositivos da garmin, onde a marca recomenda armzenar os dispositivos com a carga completa. Se alguém souber o que é melhor de fato, comente.

Impacto da quandiade de energia armazenada e temperatura no desempenho do carregador

Dica 3) A terceira dica está relacionada a forma de carregar os seus dispositivos eletrônicos, sempre que possível, não utilize a tecnologia de power delivery para recarregar os eletrônicos, só use carregamento rápido, se for necessário, ao usar cargas rápidas a voltagem usada será maior que 5V, reduzindo a eficiência do carregador. Se você irá carregar os seus equipamentos durante a noite, não há necessidade de usar a tecnologia de carregamento rápido.

Dica 4) E por último, o mais importante, nunca recarregue as baterias de lítio em temperaturas negativas ou quando elas ainda estão muito frias, isso irá danificá-las permanentemente. Sempre faça qualquer tipo de recarga dentro do saco de dormir ou dentro dos bolsos das suas roupas, certifique-se que o carregador e dispositivos já estão quentes antes de iniciar. Apesar de equipamentos como a lanterna, por exemplo, funcionarem em teperaturas negativas, eles não devem ser recarregados nessas condições, recarregar e descarregar baterias são coisas completamente diferentes.

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