Strom sparen auf Rechnern und Peripherie

Das Themen-Special zum Stromsparen befasst sich mit praktischen Maßnahmen und Werkzeugen, die eine verminderte Leistungsaufnahme und damit längere Akkulaufzeiten auf Linux-Notebooks erzielen. Dieser Einstiegsbeitrag fasst das Thema breiter: Hier geht es unabhängig von Linux um den Stromverbrauch elektronischer Geräte im Allgemeinen und um die Energiesparzustände moderner ACPI-Rechner.

TLP – So nutzen Sie das Linux-Energiesparpaket

Stromsparende ACPI-Energiezustände

Der offene ACPI-Standard (Advanced Configuration and Power Interface) ist inzwischen fast 20 Jahre alt und wird kontinuierlich weiterentwickelt. Alle jüngeren Notebooks und PCs unterstützen ACPI, das eine Reihe ökonomischer Energiezustände erlaubt. Dies geht hinab bis zur Ebene einzelner Peripherie-Komponenten; wir benennen hier nur die vier Basiszustände G0 bis und G3 und die S-Zustände (Sleep): G0 = S0: Der Rechner läuft. G1 = S1–S4: einer der Sleep-Zustände (siehe unten). G2 = S5: Der Rechner ist abgeschaltet (Soft-off nach „Herunterfahren“). Die Stromversorgung praktisch aller Komponenten wird abgeschaltet, aber der PC kann noch auf Bootaufforderungen der Systemuhr reagieren (Bios), je nach Netzadapter auch auf Wake-on-LAN-Pakete. G3 Der Rechner ist mechanisch abgeschaltet (Hard-off, von Stromnetz/ Akku getrennt). S0 = G0: Der Rechner läuft. S1 Die CPU ruht (Throttle). S2 Die CPU ruht und weitere Komponenten sind inaktiv (CPU-Cache). S3 Suspend to RAM (STR), Standby-Modus, auch „Bereitschaft“ oder „Energie sparen“: Die aktuelle Sitzung wird in den Arbeitsspeicher geschrieben. Außer der Stromversorgung von RAM und Bios sind alle Komponenten abgeschaltet. S3 ist hocheffizient mit sehr geringem Stromverbrach und sehr schnellen Aufwachzeiten. Die komplette Sitzung bleibt erhalten. Nachteil: Bei versehentlichem physischen Abschalten oder anderer Stromunterbrechung droht Datenverlust. S4 Suspend to Disk (STD), Standby-Modus, auch „Ruhezustand“ oder „Hibernate“: Die aktuelle Sitzung wird unter Linux auf die Swap-Partition geschrieben, unter Windows in die Datei „Hiberfil.sys“. Danach entspricht der Zustand einem G2 (=S5) mit Leistungsaufnahme nahe 0 Watt. Das Aufwecken (Power-Knopf) ist je nach Festplatte deutlich schneller als ein Kaltstart, aber deutlich langsamer bei nach S3. Die komplette Sitzung bleibt erhalten. S5 =G2: Soft-off Hinter ACPI stehen federführend die Firmen Microsoft, Intel, HP, Toshiba, was dem Betriebssystem Windows immer einen gewissen Vorsprung in puncto Energiebilanz verschafft. Auf die Sleep-Zustände S1 und S2 haben Sie als Nutzer keinen Einfluss und müssen darauf vertrauen, dass System und Hardware mitspielen. Die effizientesten Sleep-Zustände S3 und S4 sind aber auf praktisch allen Rechnern mit Linux direkt oder nach Nachhilfe zu erreichen. Weitere lohnende Spareffekte erzielen Sie durch Abdunkeln des Displays und durch Abschalten nicht benötigter Peripherie. Das Optimieren dieser Sparmaßnahmen wird Hauptthema der nachfolgenden Artikel sein.

Geräteklassen und typischer Stromverbrauch

In der Regel ist es kein Problem, für Notebooks, PCs, Drucker oder Router eine Watt-Angabe herauszufinden. Das Datenblatt liefert solche Angaben, noch besser ist ein unabhängiger Test mit Messgerät oder Software-Tool. Die Watt-Angabe ist der Verbrauch pro Stunde – um ein Beispiel zu nennen, etwa bei einem Notebook 15 Watt. Um einen Eindruck zu erhalten, welche Kosten dieser Wert im Dauerbetrieb verursacht, hilft folgende Formel:

Das ergibt für ein permanent laufendes Gerät mit 15 Watt Verbrauch im Jahr 32,85 Euro – beim hier angenommenen Bruttopreis von 25 Cent pro Kilowatt (=1000 Watt). Ein permanent laufender PC mit 100 Watt schlägt im Jahr mit 219 Euro zu Buche. Weitere Werte zur Orientierung können Sie der Tabelle auf dieser Seite entnehmen. Zum Großteil sind die Erkenntnisse aus dieser Tabelle wenig überraschend:

• Aktuelle Geräte arbeiten fast immer ökonomischer als Altgeräte (Ausnahme: Spielekonsolen).
• Für Server im Dauerbetrieb sind kleine Platinenrechner unschlagbar ökonomisch, sofern man auch stromsparende Datenträger einsetzt. Auch NAS-Geräte können da nicht mithalten.
• Veraltete Peripherie ohne Eigenintelligenz (Beispiel: alte 3,5-Zoll-USBFestplatten mit eigenem Netzteil) verbraucht oft mehr Strom als ein komplettes kleines Server-System auf Raspberry & Co. inklusive USB-Hub und zwei 2,5-Zoll-Festplatten.
• Auf Notebooks und Desktop-PCs sind Bereitschaft (Standby) und Helligkeitsregelung die mit Abstand effizientesten Sparmechanismen.
• Das Abziehen von USB-Festplatten ohne eigene Stromversorgung spart pro Platte circa zwei Watt.
• Das Abschalten von WLAN-Adaptern (und Bluetooth) bringt eine messbare, aber nicht gravierende Ersparnis unter einem Watt.