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Materialien: Energiebedarf von IT-Systemen (LF4) 

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KLASSEN

AUSBILDUNGSBETRIEBE

ORGANISATION
Seitenübersicht


Deutschlandweite Energie- und Emissionsbilanz für IT-Systeme
Allgemeine Hinweise
Bestimmung der elektrischen Leistung
Bestimmung der elektrischen Energie
Bestimmung der elektrischen Energiekosten
Aktuelle Energiebedarfs-Messungen
Weiterführende Links



Deutschlandweite Energie- und Emissionsbilanz für IT-Systeme


 

 

 

DEUTSCHE PC-BENUTZER ERZEUGEN EINEN ENERGIEBEDARF VON

 

20 Milliarden kWh / Jahr

 

UND BELASTEN DIE UMWELT MIT CO2-EMISSIONEN IN HÖHE VON

 

12  Millionen Tonnen / Jahr

 

 

 

 

 

 

Annahmen:

In Deutschland gibt es ca.
50 Millionen PCs
Der durchschnittliche Energiebedarf eines PCs beträgt ca.
400 kWh / Jahr
Beim aktuellen Strom-Mix entstehen CO2-Emissionen von mindestens
0.6kg / 1kWh

 

 

Energiebedarf pro Jahr:

W = 50.000.000  *  400 kWh / Jahr
W = 20.000.000.000 kWh / Jahr
W = 20 TWh / Jahr (lies: Tera-Wattstunden)

 

 

CO2-Emissionen pro Jahr:

E = 20.000.000.000 kWh / Jahr  *  0.6kg / kWh
E = 12.000.000.000 kg / Jahr
E = 12 Mt / Jahr (lies: Mega-Tonnen)

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Allgemeine Hinweise


Folgende Stundenwerte dienen als einfache Bemessungsgrundlage der Nutzungsdauer:

 

1 Tag = 24 Stunden
1 Woche = 7 Tage = 7 Tage * 24 Std./Tag = 168 Stunden
1 Monat = 30 Tage = 30 Tage * 24 Std./Tag = 720 Stunden (gemittelt)
1 Jahr = 365 Tage = 365 Tage * 24 Std./Tag = 8760 Stunden

 

 

Folgende Tabelle enthält die zur Berechnung der (elektrischen) Energiekosten relevanten EInheiten:

 

Größe

Formel-
zeichen

Einheit

Einheiten-
zeichen

Leistung

P

Watt
Kilowatt

W
kW

Zeit

t

Stunde
Jahr

h
a

elektr.
Energie

W

Wattsekunde
Kilowattstunde

Ws
kWh

Energie-
Kosten

k

Euro pro
Kilowattstunde

€/kWh

Energie-
kosten

K

Euro

 

Umrechnung der Leistung von Watt in Kilowatt:

1 kW = 1.000W

 

Umrechnung der elektrischen Energie von Wattsekunde in Kilowattstunde:

1 h = 3600 s
1 kWh = 1.000 Wh = 1.000 Wh  *  3.600 s/h = 3.600.000 Ws

 

 

 

Mit einer elektrischen Energie von 1 kWh kann man ...

... ca. 10 Stunden Fernsehen
... 1 Mittagessen für 4 Personen kochen
... 1.2 km mit einem Mittelklasse-Auto fahren
... ca. 90 Stunden mit einer 11W-Energiesparlampelampe einen Raum beleuchten
... ca. 30 Liter Wasser für ein normales Duschbad auf 38°C erwärmen

 

 

Um eine 1kWh elektrischer Energie zu erzeugen...

... muss man ca. 250km weit bei einem Tempo von 20km/h mit dem Fahrrad fahren

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Bestimmung der elektrischen Leistung


Zur Berechnung der elektrischen Leistung P ist die Erfassung von zwei Größen nötig:

  1. Die elektrische Spannung U in Volt
  2. Der elektrische Strom I in Ampere

    Sind die zwei Größen bekannt, so berechntet sich die elektrische Leistung zu:

 

P = U * I  (in W bzw. kW)

 

 

Die Messung von Spannung U und Strom I erfolgt entweder getrennt mit einem Multimeter, oder kombiniert mit einem Leistungsmesser, wie er z.B. in einem Energiemessgerät enthalten ist.

 

Berechnungsbeispiel:

geg.:

Ein Monitor wird an U = 230V betrieben und hat eine Stromaufnahme von I = 1A.

ges.:

 Die Leistungsaufnahme des Monitors

Lsg.:

P = U * I
P = 230V * 1A

P = 230W = 0.23kW


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Bestimmung der elektrischen Energie


Zur Berechnung der elektrischen Energie W ist die Erfassung von zwei Größen nötig:

  1. Die elektrische Leistung P in Watt bzw. Kilowatt
  2. Die Nutzungsdauer t in h bei der unter 1. gemessenen Leistung


    Sind die drei Größen bekannt, so berechnet sich die elektrische Energie zu:

 

W = P * t  (in kWh)

 

 

Zur Leistungsmessung siehe hier. Die Zeitmessung kann mit einer Armbanduhr mit Stopp-Funktion, oder mit einem Energiekosten-Messgerät bestimmt werden. Es ist aber zu beachten, dass Kurzzeitmessungen zu sehr ungenauen Ergebnissen führen. Sinnvoller ist eine Leistungsmessung mit einer auf einen ganzen Tag oder besser auf ein Jahr bezogenen Nutzungsdauer, oder die Messung mittels Energiemessgerät über einen längeren Zeitraum, z.B. eine Woche.

 

 

Berechnungsbeispiel:

geg.:

Ein Drucker mit durchschnittlich P = 150W Leistungsaufnahme ist pro Tag durchschnittlich t = 2h in Betrieb.

ges.:

Der aufs Jahr bezogene Energiebedarf des Druckers in kWh/Jahr.

Lsg.:

1 Jahr = 365 Tage

Betriebsstunden pro Jahr:
tj = 365 * t = 356 * 2h = 730h

Jährliche Energiebedarf:
Wj = P * tj = 0.15kW * 730h

Wj
= 109.5 kWh/Jahr


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Bestimmung der elektrischen Energiekosten


Zur Berechnung der Energiekosten K ist die Erfassung von drei Größen nötig:

  1. Die elektrische Leistung P in Watt bzw. Kilowatt
  2. Die Nutzungsdauer t in Stunden bei der unter 1. gemessenen Leistung
  3. Der aktuelle Strom-Tarifs k in Euro pro Kilowattstunde

    Sind die drei Größen bekannt, so berechnen sich die Energiekosten zu:

 

K = P * t * k (in €/kWh)

 

 

Eine Übersicht der aktuellen Strom-Tarife erhält man bei den EVU (Energie-Versorguns-Unternehmen). Im Raum Kaiserslautern z.B bei den Technischen Werken oder bei den Pfalzwerken. Die Tarife richten sich nach dem Energiebedarf des Kunden. Zusätzlich fällt eine tarifgebundene Grundgebühr an.

 

Berechnungsbeispiel:

geg.:

Ein PC-System mit durchschnittlich P = 100W Leistungsaufnahme ist pro Tag durchschnittlich t = 5h in Betrieb. Der aktuelle Tarif des EVU (Energie-Versorgungs-Unternehmen, z.B. TWK) beträgt k = 0.18€/kWh.

ges.:

 Die jährlichen Energiekosten für das PC-System

Lsg.:

1 Jahr = 365 Tage

Betriebsstunden pro Jahr:
tj = 365 * t = 356 * 5h = 1825h

Jährliche Energiekosten:
Kj = P * tj * k = 0.1kW * 1825h * 0.18€/kWh

Kj
= 32.85€


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Aktuelle Energiebedarfs-Messungen


Auf den folgenden Seiten finden Sie die von drei Schülergruppen ermittelten Energiebedarfs-Messungen und Messwertanalysen zu unterschiedlichem IT-Geräten. Die ausgewählten Geräte entsprechen dem aktuellen Stand der Technik.


PC / Laptop (Gruppe 1)
Monitor (Gruppe 2)
Drucker (Gruppe 3)

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Weiterführende Links


ACPI Konfigurations-Tipps der CT  (ACPI = Advanced Configuration and Power Management Interface) Heise-Verlag 1.12.2005
Aktion No-Energy zur Verringerung der Standby-Kosten - Aktion No-Energy 1.12.2005
Bundesumweltamt
CPU-BurnIn - betreibt CPU bei Maximalleistung -  Michal Mienik 1.12.2005
Deutsche Energie-Agentur
Energie-Agentur NRW
Energiesparen wird attraktiver - Artikel mit vielen weiterführenden Links zum Thema Energiekosten - Heise-Verlag 1.12.2005
Bund der Energieverbraucher
Energy-Star - Energierechner für PC-Systeme - Energy-Star Deutschland 1.12.2005
Energy-Star - Kennzeichnung für Strom sparende Bürogeräte - Energy-Star Deutschland 1.12.2005
Europäisches Energie-Label
Gentoo Power-Management-Anleitung für Linux - GENTOO 1.12.2005
Geräteliste (umfangreich!) mit Leistungswerten - Aktion No-Energy 1.12.2005
Grundbegriffe der Energietechnik - Arbeitskreis Schule Energie 2.12.2005
Initiative Energieeffizienz
Pfalzwerke
Power-On - interessante Seite mit vielen Materialien zum Thema Strom und Energie - Power-On 1.12.2005
Stromfresser PC: Geld sparen durch kluge Komponenten-Wahl - ZDnet Deutschland 1.12.2005
Strom sparen bei PC und Zubehör - CHIP 1.12.2005
Strom"verbrauch" eines PC-Systems - PC-Erfahrung.de 1.12.2005
Technische Werke Kaiserslautern

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Autor: Stefan Möhnen
E-Mail: moehnen@bbs1-kl.de

Letzte Aktualisierung:   4. September 2009

 
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