Leonardo ENERGY Deutschland

Die spannende Frage ist nun, welcher Anteil der Geräuschlosigkeit

• auf die verbesserte passive Kühlung und welcher
• auf verminderten Kühlungsbedarf, also eingesparte Verlustleistung

zurück zu führen ist. Dies ist ein bedeutender Unterschied, denn schließlich stellt der erste Punkt »nur« einen einzigen Vorteil dar, der zweite jedoch die Kombination zweier Vorteile. Der Nachweis ist mittels eines Leistungsmessgeräts sehr einfach zu erbringen, indem man am selben Computer den gleichen Betriebsvorgang einmal vor und einmal nach der Umrüstung des Netzteils durchfährt – so geschehen in Bild 11: Dort wurde die Leistungsaufnahme des PCs während eines Hochlauf-Vorgangs (Betriebssystem Windows XP) aufgezeichnet und der PC anschließend in Ruhe gelassen. Er lief also untätig vor sich hin – was sich so »untätig« nennt und zwangsläufig den Arbeitsalltag der meisten PCs darstellt. Auch z. B. das Schreiben von Texten strengt den Computer so wenig an, dass diese »Arbeit« dem dort dargestellten Betriebszustand gleich kommt. Wirklich gefordert wird der Prozessor nur bei Anwendungen wie Spielen und anderen grafisch anspruchsvollen Prozessen, einschließlich ansprechender Bildschirmschoner wie Aquarien mit sich bewegenden Fischen usw., sowie beim Festhalten im BIOS und teilweise bei Tätigkeiten im Internet. Alles Andere erledigt er so zu sagen im Leerlauf.

In Bild 11 wurde zunächst der herunter gefahrene, vermeintlich ausgeschaltete Computer gemessen. Nach 1 min wurde der Rechner gestartet. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 2 noch einmal zusammengefasst. Die Werte verstehen sich wie folgt:

• Volllast: Spitzenwert (höchster aller über einen Zeitraum von 10 min aufgenommenen Werte bei einem Mess-Intervall von 1 Wert je Sekunde),
• Leerlauf: Mittelwert aller nach der Hochlaufphase aufgenommenen Werte,
• »aus«: Rest-Bedarf nach dem Herunterfahren bzw. hier vor dem Starten des Rechners.

Hieraus ergeben sich die folgenden Beobachtungen:

1. Der Austausch des Netzteils senkt das Maximum der Leistungsaufnahme des gesamten Rechners um 22,5 W, entsprechend 16,6%!

2. Der Austausch des Netzteils senkt die Leistungsaufnahme des »untätigen« Rechners um 22,7 W, entsprechend 27,7%!

3. Der Austausch des Netzteils senkt die Leistungsaufnahme des herunter gefahrenen Rechners um 4,3 W, entsprechend ≈68%!

4. Der Wirkungsgrad des lüfterlosen Netzteils ist mit 89% angegeben. Mit der Annahme, diese Angabe sei auch für Teillast gültig, ergibt sich für den Rechner »netto« ohne die Verluste im Netzteil ein Spitzenbedarf (1-s-Mittelwert) von etwa 100 W.

5. Daraus folgt, dass die höchste gemessene, nur impulsartig auftretende Leistung (1-s-Mittelwert) das konventionelle Netzteil zu weniger als 25% der zulässigen Dauerleistung auslastet!

6. Auch das weniger leistungsfähige lüfterlose Netzteil wird nur zu 33% ausgelastet.

7. Die Leistungsfaktoren beider Netzteile unterscheiden sich nicht gravierend.

8. Die Leistungsfaktoren beider Netzteile sind bei geringerer Auslastung schlechter als bei hoher Last.

9. Der Mehrpreis für das lüfterlose Netzteil amortisiert sich bei der in Tabelle 2 (linke Spalte) angenommenen Betriebsweise und einem Strompreis von 14 Cent je kWh über die eingesparten Energiekosten innerhalb von 3 Jahren.

Diese Unterschiede in den Betriebseigenschaften sprechen schon für sich, erlauben aber darüber hinaus noch die folgenden Schlüsse:

• Die in einem PC durch den Einsatz eines lüfterlosen Netzteils erreichbare Geräuschminderung kostet nichts. Bei einer Gebrauchsdauer von etwa 3 Jahren finanziert sich der Mehrpreis schon allein über die eingesparten Energiekosten.
• Die elektronische Leistungsfaktor-Korrektur ist im praktischen Betrieb nicht wirksamer als eine passive Vorschaltdrossel (Bild 12, Bild 13), obwohl das Datenblatt des Netzteils mit elektronischer PFC bei voll ausgelastetem Netzteil einen Leistungsfaktor von 0,99 verspricht, aber dieser Betriebszustand wird nie erreicht.
• Das übliche Protzen mit Wattzahlen schadet also mehr als es nützt! Die hier geprüften Netzteile waren um das 3- bzw. 4-Fache überdimensioniert, selbst wenn man jeweils die Spitze der aufgetretenen Last auf die angegebene Dauerleistung des jeweiligen Netzteils bezieht. Tatsächlich ist die Leistungsfähigkeit solcher Netzteile kurzzeitig noch höher und der Leistungsbedarf eines gewöhnlichen PCs, wie gezeigt, im Mittel deutlich niedriger als die aufgetretenen Spitzen. Dies ist für praktisch jeden gewöhnlichen PC typisch. Jedes handelsübliche Netzteil könnte etwa 4 PCs gleichzeitig versorgen. Bei dieser geringen Auslastung aber sind, anders als man hätte erwarten können, sowohl die Leistungsfaktoren als auch die Wirkungsgrade schlechter als bei hoher Auslastung. Weniger wäre hier mehr.
• Das lüfterlose Netzteil hat also trotz seiner geringeren Nennleistung im praktischen Betrieb keinerlei Nachteile, sondern vereint vielmehr zwei gewichtige Vorteile in sich. Der Wirkungsgrad wird, wie erwähnt, mit 89% angegeben. Das Vergleichsprodukt vermeidet konkrete Angaben, kommt aber in Anbetracht der um fast 23 W höheren Verlustleistung bei 74% zu liegen. Die Wirkungsgrade von PC-Netzteilen sind also weitaus schlechter als sie sein könnten. Die geräuschlose Bauform zwingt praktisch zur Umsetzung dieses ansonsten brach liegenden Sparpotenzials. Eine entsprechende Suche im Internet ergibt eine ganze Reihe von Anbietern völlig geräuschloser Computer. Eigentlich sollte man gar keine anderen mehr kaufen.

Nun sind konventionelle PC-Netzteile auch im Leistungsbereich von 750 W oder gar 1000 W erhältlich. Die Machbarkeit eines lüfterlosen Netzteils für solche Leistungen darf angezweifelt werden; der wirkliche (technisch begründete) Bedarf danach aber auch. Das hier vorgestellte Modell ist immerhin noch in einer Variante mit 400 W verfügbar. Darüber hinaus ist einerseits noch zu berücksichtigen, dass die Summe der einzelnen Leistungen an den diversen Ausgängen eines PC-Netzteils die gesamte Nennleistung deutlich übersteigt. Hier sind also noch einmal Reserven eingebaut. So jedenfalls sieht es aus. Was andererseits von diesen Fabelzahlen in der Praxis übrig bleibt, muss also skeptisch hinterfragt werden. Beispielsweise der Ausgang mit 3,3 V Nennspannung und 30 A Nennstrom bringt diesen Strom über 4 parallele Leitungen zu je 0,75 mm² auf die Platine. Das muss aus elektrotechnischer Sicht zunächst einmal als »grenzwertig« angesehen werden, selbst wenn sichergestellt sein sollte, dass sich der gesamte Strom von 30 A gleichmäßig auf die 4 Adern aufteilt.

Weiter bringt schon eine erste, sehr einfache ad-hoc-Messung die nächste Ernüchterung. Dabei wurden die verschiedenen Ausgänge verschieden belastet, die Ströme gemessen und mit der jeweiligen Nennspannung multipliziert, statt die einzelnen Leistungen zu messen, doch für eine grobe Beurteilung reicht dies, da die Ausgangsspannungen alle elektronisch stabilisiert sind und recht genau der Nennspannung entsprechen. Auch konnte nur kurzzeitig am kalten Netzteil gemessen werden statt den betriebswarmen Beharrungszustand abzuwarten. Als Belastungswiderstände dienten Kupfer-Anschlussleitungen, für 3,3 V und 30 A z. B. ≈ 9 m Lautsprecherleitung 2 * 4 mm², am Ende kurzgeschlossen. (Eine einadrige Leitung, als wüste Schleife durch den Raum gelegt, erwies sich als ungeeignet, da sie zu viel Induktivität aufweist, die sich mit dem elektronischen Spannungsregler aufschwingt). Daher und weil sich durchaus recht verschiedene Wirkungsgrade ergeben können, je nach dem, welchen Ausgang man stark und welchen wenig oder gar nicht belastet, können die nachstehenden Werte nur Richtwerte abgeben – die aber immerhin die folgenden Beobachtungen und Schlüsse zulassen:

• Das aus dem besagten Rechner entfernte Netzteil (Tabelle 3) tendierte zu besseren Wirkungsgraden bei niedrigerer Last, doch selbst im »ausgeschalteten« Zustand (Ausgänge spannungslos geschaltet) schluckt es bereits 4,4 W. Ein Netzschalter fehlt. Wird es ohne angeschlossene Last in Betrieb gesetzt, indem die entsprechende Steuerleitung gegen Masse verbunden wird, so führen die Ausgänge Spannung, und die Leerlaufleistung steigt auf 13,5 W. Der »geregelte« Lüfter läuft bereits jetzt mit seiner Standard-Drehzahl. Er kennt offenbar nur diese eine.
• An dem Punkt, an dem man 740 W Eingangsleistung misst, was hochgerechnet einer Überlastung um nur wenige Prozent entspricht, fiel das Netzteil schneller aus als sich irgendwelche Ausgangsströme messen ließen. Dagegen hätte man erwarten können und müssen, dass sich ein solches Netzteil, zumal im kalten Zustand, kurzzeitig überlasten lässt, um beispielsweise die Hochlaufströme der Festplatten bereit zu stellen. Sollte es sich aber dennoch überlastet fühlen, so sollte der Überlastungsschutz ansprechen.
• Offensichtlich lässt sich nichts von alledem für 39,95 € gewährleisten.

• Ein statt dessen eingesetztes Netzteil mit 380 W Nennleistung weist ausgesprochen schlechte Wirkungsgrade im Teillast-Bereich auf (Tabelle 4) – ausgerechnet dort, wo es im praktischen Einsatz ausschließlich betrieben wird.
• Ein Vergleich mit einem älteren Netzteil mit passiver PFC (Längsdrossel), Bild 12) zeigt, dass sich dieses zwar nicht durch Überlastung zerstören lässt, aber dafür die Nennleistung gar nicht erreicht wird (Tabelle 5). Man hat daher vorsichtshalber auf die Angabe einer Gesamtleistung verzichtet. Zwar müsste dies aller Logik nach bedeuten, dass diese gleich der Summe aller Einzelleistungen ist, aber selbst diesen Wert schafft dieses Netzgerät auch im kalten Zustand nicht. Wie immer man die Last aufteilt – es reagiert mit Abschaltung.

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