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Stromsparen und alte Hardware

Zum Vergleich

Grundsätzlich gibt es ja die Annahme, dass ein selbstgebauter, aus alten Teilen zusammengeschraubter Router um Welten mehr Strom braucht, als ein neues, all-in-one Teil aus dem Laden. Ich hab das mal nachgemessen. Als erstes habe ich als Vergleichsgrundlage meinen gekauften Router - ein Sinus 1054 DSL mit WLAN und DSL-Modem - vermessen. Der braucht, egal ob er leer läuft oder arbeitet etwa 12 Watt. Interessanterweise braucht er immer noch 9 Watt, wenn er komplett aus ist. Das Netzteil ist offenbar sensationell ineffizient.

Natürlich bewegen wir uns hier allgemein in relativ kleinen Dimensionen, was den Stromverbrauch angeht. So frisst eine normale Glühbirne zwischen 40 W und 100 W, eine Energiesparbirne immer noch rund 10 W. Wesentlich ist hier, dass Glühbirnen eben nicht rund um die Uhr laufen. Nehmen wir nun ein Gerät an, das 1 Watt braucht und rund um die Uhr läuft, so kommen wir in einem Jahr auf einen Stromverbrauch von 365*24*1/1000 = 8,76 kWh. Diese Energie kostet bei Lichtblick im Moment etwa 1,75 Euro. Mit der gleichen Energie könnte man jeden Tag 2 1/2 Stunden lang eine Energiesparbirne betreiben. Entsprechend lassen sich die folgenden Zahlen hochrechnen. 10 Watt kosten etwa 17,50 Euro im Jahr, 20 Watt 35 Euro usw. Nicht zu unterschätzen ist auch, wie sich diese zunächst kleinen Beträge "läppern". Es kann zum Beispiel locker passieren, dass ein WG-Zimmer, schon wenn sämtliche Geräte ausgeschaltet sind, um die 50 W für diverse Standby-Funktionen und unbenutzte (aber trotzdem angeschlossenen) Netzteile zieht.

Aber zunächst soll hier erwogen werden, wie viel Strom ein selbst gebauter Rechner minimal braucht und ob es sich in dieser Hinsicht lohnt ein hoch integriertes Gerät, wie einen DSL-Router, durch Eigenbau auszutauschen.

Messung mit AMD K6/2

Nun nehmen wir an, wir wollen einen Router für eine WG mit verschiedenen Zusatzfunktionen wie zum Beispiel Druckserver oder Bittorrent-Client oder ähnlichen Spielereien bauen. Dazu sollte ein AMD K6-2 mit 350 MHz, 96 MB RAM, Festplatte, CD-Laufwerk und Netzwerk-Karte erstmal reichen. Natürlich müssen zum ernsthaften Betrieb noch entweder n weitere Netzwerkkarten oder eine WLAN-Karte oder ein externer Switch sowie ein DSL-Modem oder vergleichbares eingeplant werden. Man sollte speziell bei älteren DSL-Modems den Stromverbrauch nicht aus dem Auge verlieren. Ich hab mich allerdings erstmal auf den Rechner selbst konzentriert und in verschiedenen Konfigurationen den Stromverbrauch gemessen. Gebootet wird dabei von einer alten Knoppix 3.7 CD (neuere Versionen brauchen auf diesem Rechner ewig zum booten).

  •    In der Grundkonfiguration mit allem im Leerlauf: 44 Watt
  •    Mit allem bei Volllast der CPU: 66 Watt


Das sieht, verglichen mit modernen Desktop-Rechnern, die locker 100 Watt im Leerlauf fressen können, erstmal garnicht so schlimm aus. Aber in dieser Konfiguration ist immer noch eine Menge Optimierungspotential enthalten. So ist für die oben genannten Anwendungen gar kein so schneller Rechner nötig und die CPU kann konsequenterweise noch ein ganzes Stück untertaktet werden. 96 MB RAM sind auch ziemlich reichlich für einen Router mit Druckserver und selbst eine Festplatte und ein CD-Laufwerk sind bei geschickter Nutzung von Flash-Medien und Disketten nicht unbedingt nötig. Natürlich braucht man eine Festplatte, wenn man Daten speichern und verteilen will (z.B. Bittorent), aber zunächst soll der minimale Stromverbrauch eines funktionsfähigen Rechners auf dieser Grundlage und seiner Einzelteile bestimmt werden. Daher habe ich nacheinander (und aufbauend aufeinander) folgende Modifikationen vorgenommen und neu gemessen:

  • Untertakten auf 133 MHz mit 2,0 statt 2,2 V Kernspannung: 40 Watt im Leerlauf, 47 Watt bei Volllast. Ab hier wird nur noch die Leistungsaufnahme im Leerlauf gemessen, da die Differenz die selbe bleiben sollte. Anzumerken ist, dass das reine Routing auch bei hohen Bitraten keine besonderen Ansprüche an den Prozessor stellt. Diese CPU sollte, wie aus früheren Exprimenten hervorgeht, auch bei 100MBit Durchsatz noch nicht ausgelastet sein.
  • Entfernen der Festplatte: 35 Watt, interessante Feststellung: nach einer Weile wird die CD angehalten, dann braucht er noch 33 Watt Die Festplatte (eine 1,6 GB Seagate) zieht also offenbar 5 Watt, das Drehen der CD braucht wohl 2 Watt. Ab hier wird von eine sehr kleine Floppy-Distribution namens "Smart" gebootet: http://smartlinux.sourceforge.net
  •  Entfernen des CD-Laufwerks, Einbau eines Diskettenlaufwerks (ich Schussel ...): 31 Watt. Interessanterweise braucht das CD-Laufwerk also mindestens 2 Watt auch wenn es still steht.
  • Entfernen des CPU-Lüfters: 31 Watt. Auf dem Ding steht zwar etwas von 1,4 Watt, aber die Differenz ist nicht messbar.
  • Heruntersetzen der Bildschirmauflösung auf 80x32 Zeichen (VGA, Text): 29 Watt
  • Entfernen der Grafikkarte: 25 Watt
  • Entfernen von 64 MB Speicher: 25 Watt. Offenbar zieht der alte PC100 SD-RAM keine messbaren Mengen an Strom. Diesen Schritt hätte ich mir wohl sparen können.
  • Ersetzen des Netzteils, neues Netzteil wird ohne Lüfter verwendet: 23 Watt


Hier fiel mir nichts Sinnvolles mehr ein. Das ist zwar immer noch doppelt so viel, wie der gekaufte Router zieht, aber hier haben wir einen Rechner, der beispielsweise USB- und Parallel-Ports aufweist und mit beliebigem Schnickschnack, insbesondere RAM und PCI-Karten, erweitert werden kann. Selbst bei Einsatz einer speziellen Distribution für Router, wie http://openwrt.org, wäre der gekaufte Router also deutlich weniger mächtig als der selbst gebaute. Trotzdem muss natürlich darauf hingewiesen werden, dass für den tatsächlichen Einsatz noch einige Zusatzgeräte eingebaut werden müssen.

Messung mit anderen Geräten

Auch sind wir hier noch nicht am Ende des Stromspar-Potentials angekommen. So wäre es wahrscheinlich möglich, aus einem alten Laptop ein noch effizienteres Gerät zu bauen. Ein IBook G4 mit 800 MHz, das zugegebenermaßen nicht unbedingt als alte Hardware gilt, braucht im Leerlauf 27 Watt und bei Volllast 37 Watt. Dimmt man bei diesem das Display komplett ab, so sinkt der Leerlauf-Verbrauch ebenfalls auf 23 Watt. Zu beachten ist allerdings, dass hier eine Festplatte, ein WLAN-Modul, eine Ethernet-Karte, ein Modem, 640 MB Speicher und diverse andere Spielereien verbaut sind. Diese Rechnung geht allerdings nicht bei allen Laptops auf. So braucht beispielsweise ein Medion-Laptop mit einem 2,66 GHz Pentium 4 erwartungsgemäß mehr Strom, namentlich 44 Watt im Leerlauf und 40 Watt bei zusätzlich gedimmtem Display. Den Test unter Vollast wollte ich nicht durchführen, aus Angst um meine Tischplatte.

Einen weiteren, aber nicht so produktiven, Test habe ich mit einem Pentium I durchgeführt. Ursprünglich dreht sich die Maschine mit 133 MHz und verfügt über 16 MB RAM, eine PCI Grafikkarte, ein Floppy-Laufwerk, das bessere Netzteil von oben, keine Festplatte und auch sonst kein Klimbim. In dieser Konfiguration braucht sie 27 Watt im Leerlauf. Ermutigt durch diese Tatsache, habe ich noch folgende Modifikationen vorgenommen:

  •  Untertakten auf 75 MHz: 25 Watt
  •  Entfernen der Grafikkarte: 23 Watt
  •  Hinzufügen von 5 Ethernet-Karten (3 ISA, 2 PCI): 32 Watt. Diese Netzwerkkarten brauchen im Leerlauf also etwa 2 Watt pro Stück. Der Test, wie das unter Last aussieht, steht noch aus.


Es lässt sich nun auch die Theorie vertreten, dass das Netzteil, das ich bei den beiden Desktops verwendet habe, für einen signifikanten Teil der 23 Watt verantwortlich ist. Für diese Theorie scheint zu sprechen, dass besagtes Netzteil, wenn es ohne Rechner einfach an den Strom angeschlossen und eingeschaltet wird, 11 Watt braucht und dass Computer-Netzteile nicht gerade für ihre Energie-Effizienz bekannt sind. Sichere Aussagen lassen sich darüber jedoch nicht ohne Messung der Ausgangsleistung des Netzteils machen und hierfür fehlt mir das Werkzeug.

Fazit

Einen selbstgebauten Router unter 20 W zu drücken scheint äußerst schwer zu sein. Auf der anderen Seite könnte es durchaus möglich sein, ein integriertes Gerät sogar unter 10 W zu betreiben, wenn ein entsprechend effizientes Netzteil eingesetzt wird. Natürlich bietet ein integrierter Router dafür erheblich weniger Flexibilität was die Anschlüsse und Erweiterungsmöglichkeiten angeht. Üblicherweise ist eine vorgefertigte Lösung auch deutlich teurer in der Anschaffung als ein Eigenbau. Die anzustrebende Lösung muss also im Einzelnen evaluiert werden.