PC, Notebooks, ThinClient - Stromverbrauch, Energiesparen

Es ist noch nicht wirklich all zu lange her, da begnügte sich ein komplettes PC-System mit ca. 60-80 Watt. Das war zu Zeiten der 486er-Prozessoren, in der ein Otto-Normal-Anwender sich noch mit einem 15"-Röhrenmonitor, einem 50 MHz-Prozessor, 8 MB RAM und einer Super-VGA-Grafikkarte zufrieden gegeben hat. So ein System nannte man damals auch schon mal High-End-System. Der Unterschied zu heutigen High-End-Systemen neben der deutlich höheren Leistungsfähigkeit ist ganz klar der Stromverbrauch.

Stromverbrauch von PC-Komponenten

Selbst ein typisches Athlon XP-System aus dem Jahr 2003 verbraucht nicht spürbar mehr als das oben genannte System aus der Computer-Steinzeit. Ein System mit einem Athlon XP 2500+, 512 MB DDR RAM, Radeon 9600 und einem 17"-Röhrenmonitor verbraucht durchschnittlich 120 bis 150 Watt. Diese Werte sind noch im grünen Bereich, denn 120 Watt erreicht man auch, wenn man mit zwei 60 Watt Glühbirnen das Wohnzimmer erhellt.

Mittlerweile schreiben wir das Jahr 2006 und regelmäßig ist in Computer-Zeitschriften und Online-Portalen von neuen Schreckensmeldungen zu lesen.

Hier erreicht ein neuer Prozessor die 130 Watt-Grenze, dort muss ein zusätzlicher Stromstecker an die Grafikkarte angeschlossen werden, da diese ebenfalls unter Volllast über 120 Watt verbraucht. Allein durch diese beiden Komponenten ist der Gesamtverbrauch der oben genannten Systemen bereits deutlich überschritten, aber ein PC besteht nicht nur allein aus Prozessor und Grafikkarte. Somit ist es keine Seltenheit mehr, dass ein High-End-System über 300 Watt verbraucht, was nicht nur der Umwelt schadet, sondern auch in Zeiten hoher Energiepreise der Geldbörse.

Die Stromfresser eines PC-Systems

Die mitunter größten Stromverbraucher eines PC-System stellen der Monitor, der Prozessor, die Grafikkarte und das Mainboard dar. Beim Monitor, dem größten Stromfresser eines PC-Systems, hat die Industrie schon seit langer Zeit die Möglichkeit zum Strom sparen in so gut wie allen PC-Systemen implementiert, nämlich den Stand-By-Betrieb, in den der Monitor standardmäßig nach einer bestimmten geschaltet wird. Auch bei Notebooks ist neben dem Prozessor vor allem das Display entscheidend für die Akkulaufzeit. Hier hat die Industrie noch einigen Spielraum.

Bei Monitoren lohnt es sich auf Dauer, den alten Röhrenmonitor gegen einen modernen TFT-Bildschirm auszutauschen. Letzter überzeugt nicht nur durch ein klares Bild und wenig Platzbedarf, sondern verbrauch auch deutlich weniger Strom, was aus folgender Grafik deutlich wird:

Stromverbrauch von Monitoren

Wie bereits angesprochen ist der Energieverbrauch von Prozessoren dramatisch angestiegen. Zwar versuchen die großen Prozessorhersteller wie Intel und AMD mittels Stromsparmechanismen (beispielsweise Qool'n'Qiuet) den Stromverbrauch zu reduzieren, indem bei der Takt und die Spannung bei weniger aufwendigen Anwendungen heruntergestuft werden, doch bei Volllast braucht der Prozessor trotzdem die volle Leistung. Es gibt zwar einige Dritthersteller wie Transmeta und Via, welche extrem stromsparende Prozessoren herstellen, welche aber nicht so leistungsfähig sind und daher vom Markt kaum akzeptiert werden.

Folgende Grafik zeigt den starken Anstieg der Intel-Prozessoren der letzten Jahre:

Stromverbrauch Intel Prozessoren

Dasselbe Spiel kann man auch bei den Grafikkarten verbuchen, wobei es hier teilweise noch dramatischer ist, da ATI und Nvidia die Möglichkeit anbieten, mehrere Grafikkarten in einem System einzubauen, um die Rechenkraft von zwei oder mehreren Grafikkarten zu bündeln. Dies führt natürlich zur Vervielfachung des Stromverbrauchs.

In folgender Abbildung kann man sich einen Überblick über den Stromverbrauch von Geforce-Grafikkarten machen:

Stromverbrauch von Geforce Grafikkarten

Bei den anderen Komponenten hält sich der Stromverbrauch konstant. Ein Mainboard zählt mit ca. 25 Watt noch zu den größeren Stromverbrauchern im System. Auch CD-/DVD-Laufwerke verbrauchen ca. 20-30 Watt, wenn Daten gelesen bzw. geschrieben werden. Deswegen nutzen viele Notebook-Anwender die Möglichkeit von virtuellen Laufwerken, mit deren Hilfe man CD-Images "mounten" kann.

Hier eine Auflistung des Stromverbrauchs einiger PC-Komponenten:

  • Mainboard: ca. 25 Watt
  • SDRAM-PC66/100-Riegel: ca. 7 Watt
  • SDRAM-PC133-Riegel: ca. 12 Watt
  • DDR-Speicher-Riegel: ca. 10 Watt
  • PCI-Steckkarte: 5 Watt
  • 56K PCI Modem: 4 Watt
  • Sound Blaster Soundkarte: 7 Watt
  • CD-Laufwerk: 20 Watt
  • DVD-Laufwerk: 25 Watt
  • DVD-R/DVD-RW-Laufwerk: 25 Watt
  • Festplatte: ca. 25 Watt

Wie rechnet man die Stromkosten?

Zuerst benötigt man den Stromverbrauch. Wenn einem diese Daten nicht bekannt sind, so kann man sich im Baumarkt günstig einen Stromzähler besorgen. Mit diesem Gerät ist es möglich, den momentanen Stromverbrauch zu messen. Rechnen wir mit durchschnittlich 15 Cent pro kWh, so haben wir folgende Daten parat:

  • Stromverbrauch Komponente: 30 W
  • Tägliche Betriebsdauer: 8 Stunden
  • Kosten pro "Kilo-Watt-Stunde" (kWh): 15 Cent
  • Ziel: Kosten pro Jahr

So ergibt sich folgende Rechung 

 ### Berechnung Stromkosten ###

 1.) Stromverbrauch pro Jahr (365 Tage)
 
 30W x 8h x 365
 = 240Wh x 365 //Verbrauch pro Tag
 = 87600 Wh //Verbrauch im Jahr
 = 87,6 kWh //Verbrauch in kWh
 
 2.) Stromkosten errechnen
 
 87,6 kWh x 0,15 Euro / kWh
 = 13,14 Euro

Versteckte Stromverbraucher

Wer denkt "Wenn ich den PC ausgeschaltet habe, so verbraucht der Rechner auch keinen Strom" irrt, denn im so genannten StandBy-Betrieb verbrauchen so gut wie alle Komponenten Strom. Hat man einen herkömmlichen 17"Monitor, den Rechner selbst und vielleicht noch einen Drucker oder Netzwerk-Hub an der Steckdose angeschlossen, so verbraucht der PC mal nebenbei 20-30 Watt fürs Nichtstun! Nach obiger Rechnung wären das knapp 39 Euro (8 Stunden sind ja nur 1/3 des Tages, also 13 Euro mal 3) pro Jahr. Eine stolze Summe.

Was kann man gegen den hohen Stromverbrauch tun?

Eines steht fest: Höhere Leistungsfähigkeit bringt in der Regel auch einen höheren Stromverbrauch mit sich. Aber wenn man auf einige Punkte bei der Wahl des PC-Systems achtet, kann man einen vernünftigen Energiehaushalt erreichen.

Bei der Wahl des Prozessors sollte man darauf achten, dass es sich nicht um einen der letzten Modelle einer Serie handelt, da diese meist am Maximum getaktet werden und der Verbrauch überproportional steigt. Hierbei sollte man auf den Prozessorkern und ggfs. auf das Stepping achten. Gibt es bereits viele Modelle basierend auf dem Kern bzw. Stepping, so ist die Wahrscheinlichkeit hoch, eines der letzten Modelle zu erwerben.

Optimal wäre der Einsatz von Notebook-Prozessoren, da diese über Stromsparmechanismen verfügen und von Hause aus weniger Strom verbrauchen als ebenbürtige Desktop-Prozessoren. Außerdem sollte man sich im Klaren, wofür der Rechner benutzt wird. Handelt es sich lediglich um einen Office-Rechner, Arbeitsstation und Wohnzimmer-Multimedia-PC, so reichen stromsparende Prozessoren von Transmeta und Via allemal aus.

Bei der Wahl der richtigen Grafikkarte gilt Ähnliches wie bei den Prozessoren. Die großen Grafikchip-Hersteller bringen in der Regel drei Modelle auf den Markt, welche den Einsteiger-, Massen- und High-End-Markt bedienen sollen. Um Kosten zu sparen, basieren alle Modelle irgendwie immer auf ein und demselben Chip, so dass es aus energiegründen ratsam ist, eher zu einem Mainstream-, ggfs. sogar zu einem Einsteiger-Produkt zu greifen.

Bei allen Komponenten eines PC's gilt: wer übertaktet, erhöht den Stromverbrauch enorm. Daher sollte man die Finger vom Übertakten lassen, wenn man keine überhöhte Stromrechnung erhalten möchte. Hier geht der Trend sogar in die andere Richtung: einige Mainboard-Hersteller ermöglichen das Heruntertakten aus dem BIOS und über Software-Tools, so dass der Anwender die Möglichkeit hat, den Takt während des Betriebs herunter zu setzen.

Bei den anderen Komponenten hat der Anwender nicht viel Spielraum. Hier sollte man darauf achten, dass man lieber eine große anstatt mehrere kleine Komponente verbaut. Eine 80 GB Festplatte verbraucht weniger Strom als zwei 40 GB Festplatten. Dasselbe gilt auch für den Arbeitsspeicher. Grundsätzlich sollte man sich überlegen, ob man nicht gleich zu einem Notebook greift und den Desktop-PC ersetzt. Die in Notebooks verbauten Komponenten sind stets auf einen niedrigen Stromverbrauch getrimmt. Selbst so genannte Desktop-Replacement-Systeme verbrauchen deutlich weniger Strom.

Zusammenfassend kann man folgende Punkte aufzählen, um Energiekosten zu sparen:

  • Möglichst keine High-End-Komponenten verwenden
  • Bei Möglichkeit Mobile-Prozessoren verwenden
  • Keine überdimensionierten Systeme nutzen
  • Nicht übertakten
  • Stromsteckleiste einsetzen
  • Röhren- gegen TFT-Monitor austauschen
  • Eine große Komponente anstatt mehrere kleine
  • Desktop- gegen Notebooksystem austauschen

Prinzip Server - ThinClients

Auch in größeren Unternehmen machen sich die hohen Stromkosten bemerkbar. Zwar ist dies nicht der einzige Grund für den Einsatz von so genannten ThinClients, aber solche speziellen PC-Systeme verbrauchen nur ca. 10 Watt!

Ein ThinClient ist ein auf die minimalsten Anforderungen abgespecktes PC-System, welches lediglich über ein minimiertes Betriebssystem, CPU, Netzwerkanbindung, Monitor- und Maus-/Tastatur-Anschluss verfügt. Es befinden sich keine Festplatten, Laufwerke oder anderen typischen Komponenten in einem ThinClient. Das Prinzip ist nun folgendes: Ein rechenkräftiger Server im Netzwerk bietet die benötigten Anwendungen und Dienste zur Verfügung. Die ThinClients loggen sich bei dem Server ein und der Anwender arbeitet nun über eine grafische Oberfläche in seiner virtuellen Arbeitsumgebung auf dem Server. Der Vorteil ist, dass der ThinClient nur für die Netzwerkverbindung und Wiedergabe der Grafik zuständig ist. Die benötigte Rechenleistung, Speicherplatz und Anwendungen übernimmt der Server. Natürlich sind die Hardwareanforderungen an den Server immens, da er die fehlende Leistung der ThinClients übernehmen muss.

Alles in allem spart das Unternehmen deutlich an Stromkosten, da die ThinClients mit ca. 10 Watt deutlich weniger Strom verbrauchen als Desktop-PC's.