wissen.de Artikel

Wie funktioniert eigentlich eine E-Zigarette?

E-Zigaretten sind derzeit nicht nur sprichwörtlich „in aller Munde“. Dabei steckt dahinter auch ein ziemlich interessantes Stück moderner Digitaltechnik.

Was hier bei einem niedrigen Verdampfer-Widerstand imposant aussieht, ist letzten Endes nur das Ergebnis eines Tauchsieders – eines sehr modernen Tauchsieders.

unsplash.com, Mpumelelo Marcu

Wenn sich ein „Dampfer“ in der Nähe befindet, merkt man das ziemlich schnell und auch ohne dass man direkt sieht, wie er seine E-Zigarette zum Mund führt: Die Wolke aus Wasserdampf und Aromastoffen, die er nach dem Inhalieren entlässt, ist oftmals nicht minder unauffällig wie eine sich in Betrieb setzende Dampflokomotive.

Doch wie schaffen es diese Geräte, die in den meisten Fällen wesentlich kleiner als ein Smartphone sind, eigentlich, dermaßen beeindruckende Dampfwolken zu fabrizieren? Das genau erklärt der folgende Artikel.

1. Der technische Aufbau

Der Garant dafür, dass eine E-Zigarette so funktioniert, wie sie es tut, ist ein Zusammenspiel verschiedener technischer Komponenten. Schaut man sich mal verschiedene E-Zigaretten an, fällt auf, dass diese meistens sehr kompakt aufgebaut sind; man also die einzelnen Bauteile nicht genau unterscheiden kann.

Stellt man sich hingegen eine idealisierte E-Zigarette vor, bei der alle Bauteile hintereinander angeordnet wären, sähe die Sache folgendermaßen aus:

Am hintersten Ende befindet sich die Stromquelle. Das ist je nach Bauweise entweder ein fest verbauter Akku oder aber ein Akkuträger, der nach Belieben mit Stromtanks bestückt werden kann. Praktisch immer handelt es sich dabei um Lithium-Ionen-Akkus. Meistens gehört dazu auch ein Anschluss nach dem Micro-USB-Standard, um den oder die Akkus im Gerät aufzuladen.
Es folgt eine Bedieneinheit. Im simpelsten Fall ist das ein bloßer Ein/Aus-Schalter, der einfach nur den Stromfluss schaltet. Bei komplexeren Geräten kommt jedoch noch die Möglichkeit hinzu, elektrische Parameter einzustellen, um die Dampferzeugung seinen eigenen Wünschen anzupassen. In diesen Fällen ist meist auch ein mehr oder weniger aufwendiges Display integriert.
Dahinter steckt der Verdampfer. Er ist das Kontaktstück zwischen Strom und den zum Betrieb notwendigen Liquids. Dazu kann man ihn sich wie eine gewickelte Heizspirale vorstellen (in der Szene deshalb auch Coil genannt). Dieser steckt in einer Ummantelung aus einem offenporigen Gewebe, heute oft ein Glasfaser- oder traditionell ein Baumwolldocht. Dieser sorgt dafür, dass der Verdampfer immer mit einer ausreichenden Menge an Flüssigkeit umgeben ist.
Über dem Verdampfer steckt schließlich der Liquid-Tank. Ein simpler, meist durch Aufschrauben füllbarer Behälter, der einige Milliliter Liquid fasst. Er ist in den allermeisten Fällen als Hohlzylinder aufgebaut. Durch die Mitte verläuft ein Rohr, welches den Verdampfer mit dem Mundstück verbindet.

Verdampferkopf und Tank sind meistens eine bauliche Einheit. Das Display zeigt die momentan gewählte Leistung, passend zum ebenfalls gezeigten Coil-Widerstand.

unsplash.com, Sven Kucinic

Bei vielen Geräten sind diese Einzelteile aus Gründen der Kompaktheit miteinander verschachtelt. Bei sehr vielen E-Zigaretten bilden Verdampfer und Liquid-Tank eine bauliche Einheit. Der Verdampfer steckt dann im (transparenten) Tank, womit garantiert ist, dass er immer vollständig von Flüssigkeit bedeckt ist – das hilft, den sogenannten Dry Hit zu vermeiden, bei dem der Docht nicht ausreichend durchtränkt ist und durch die Hitze der Heizspirale angekohlt wird – zwar nicht gesundheitsschädlich, aber ein sehr unangenehmer Geschmack, der bei Baumwolle-Dochten meist zur Folge hat, dass man diese hernach austauschen muss.

2. Die Einstellmöglichkeiten

Letzten Endes und trotz aller digitalen Finessen funktioniert die E-Zigarette nach dem Prinzip des Tauchsieders. Strom fließt, erwärmt dadurch eine Flüssigkeit, diese verdampft.

Allerdings wäre dieser Vergleich bei allem anderen außer einem einfachen Erklären des Wirkprinzips ziemlich unfair. Denn moderne E-Zigaretten sind in den meisten Fällen weitaus umfangreicher regulierbar.

Dazu ist es unabdingbar, sich mit Elektrizität zu befassen. Also:

Der Wicklungs-Widerstand in Ohm ist direkt dafür verantwortlich, wie viel Dampf erzeugt wird, wie intensiv er schmeckt und wie hoch seine Temperatur ist. Je niedriger der Widerstand, desto leichter kann mehr Strom durch die Wicklung des Coils fließen und dabei das Liquid erwärmen. Dabei ist der Widerstand der einzige Parameter, der sich nicht nach Belieben einstellen lässt. Er ist direkt an den Drahtdurchmesser der Wicklung gekoppelt – mit ein Grund dafür, warum viele Dampfer sich ihre Coils selbst wickeln, um eine optimale Abstimmung zu erreichen.
Die Spannung in Volt. Sie ist bei einfacheren Geräten durch den Akkusatz vorgegeben, kann aber bei teureren E-Zigaretten auch in der Abgabe gesteuert werden. Allerdings ist sie direkt an den Widerstand gekoppelt. Ein bestimmter Widerstand kann nur in einem ebenso bestimmten Spannungs-Spielraum optimal arbeiten, wo sich Dampferzeugung und Verdampfer-Lebensdauer die Waage halten. Wer nur Serienbauteile benutzt, muss sich darüber keine Gedanken machen. Selberwickler und „Tuner“ hingegen orientieren sich auch an dazugehörigen Tabellen.
Die Leistung in Watt ist die dritte Komponente. Sie ergibt sich aus der Verflechtung von Spannung und Widerstand. Sie ist bei den allermeisten einstellbaren E-Zigaretten die entscheidende Einstellungs-Komponente: Der Verdampferkopf gibt einen bestimmten Leistungsbereich vor. Innerhalb dessen regelt die Steuerungselektronik dann je nach Einstellung automatisch, wie viel Spannung dem Akku entnommen wird.

Dabei ist natürlich klar, je höher die Spannungsabgabe, je niedriger der Widerstand, desto schneller wird der Akku entladen.

3. Wozu die Einstellbarkeit?

Die Einstellbarkeit dient vor allem dazu, das Dampfen so anzupassen, wie es einem am besten schmeckt – ein wichtiges Argument gegenüber klassischem Tabakkonsum.

unsplash.com, Nicate Lee

Für jemanden, der bislang noch keine Erfahrungen mit E-Zigaretten hat, mag diese Einstellungsvielfalt verwirrend sein (weshalb es für Einsteiger auch sehr simple Geräte gibt, welche gar keine Variablen haben).

Allerdings muss man der Tatsache ins Auge sehen, dass Dampfen für die meisten Menschen mehr ist als reine Nikotin-Suchtbefriedigung. Die Vielfalt der Liquid-Geschmäcker, das alles ermöglicht ein regelrechtes Zelebrieren des Dampfens, ähnlich wie es beim Tabakkonsum durch Pfeifen-Bauarten, unterschiedliche Tabake usw. gemacht wird.

In der Praxis hat die Einstellbarkeit deshalb klare Vorteile:

Es kann reguliert werden, wie viel Dampf erzeugt wird. Darüber nicht nur die zugeführte (und ausgestoßene) Dampf-, sondern Nikotinmenge pro Zug.
Es lässt sich steuern, wie intensiv ein bestimmtes Liquid schmeckt, weil dieser Faktor direkt mit der Temperatur zusammenhängt.
Es lässt sich (über den Verdampferkopf) die Dampfcharakteristik steuern – also ob der Dampf direkt in die Lunge inhaliert wird („Lungendampfen“) oder, ähnlich wie bei der Zigarette, erst im Mund „zwischengelagert“ wird („Backendampfen“).

Das alles trägt viel zur Beliebtheit der E-Zigarette bei, denn es ermöglicht ein sehr personalisiertes Geschmackserlebnis, selbst wenn man immer ein bestimmtes Liquid mit einem bestimmten Nikotingehalt verwendet.

Zumal man als Einsteiger selbst bei den umfangreich einstellbaren Geräten nicht befürchten muss, sie falsch zu bedienen. Jedes Gerät kann dafür freigegebene Coils nutzen. Daher muss man sich also keine Gedanken darum machen, den Ohm-Wert falsch zu berechnen – das müssen nur Selberwickler.

Ferner muss man dann nur einmal die Wattzahl einstellen, dafür sorgen, dass der Akku voll ist und genießen. Die wenigsten Dampfer drehen andauernd an den digitalen Einstellungsrädchen. Das passiert meist nur am Anfang, wenn man noch „sein“ Dampferlebnis finden möchte.