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Strom sparen

Dieser Artikel wurde für die folgenden Ubuntu-Versionen getestet:

Zum Verständnis dieses Artikels sind folgende Seiten hilfreich:

Wiki/Icons/notebook.png Notebooks sind sehr beliebt, aber Ubuntu bietet von Haus aus leider nicht die gleichen Möglichkeiten zum Strom sparen wie für Windows vorkonfigurierte Notebooks. Eine Übersicht zu den Energiesparmodi, die mit ACPI unter Linux genutzt werden können, findet man im Artikel Energiesparmodi mit ACPI.

Dieser Wiki-Artikel basiert auf Erfahrungen mit einem Samsung X20 und soll verschiedene Möglichkeiten aufzeigen, mit denen die Akkulaufzeit verlängert werden kann – auch wenn damit nicht zwangsläufig die gleiche Laufzeit wie unter Windows erreicht wird. Am Ende findet man eine Hinweisbox mit erfolgreich getesteter Hardware, die gerne erweitert werden kann.

Auch wer einen Desktop-Rechner einsetzt, kann von einigen der vorgestellten Mechanismen profitieren. Allerdings hat diese Geräteklasse den doppelten bis dreifachen Strombedarf eines Notebooks...

Aktueller Energieverbrauch

Um eine vergleichbare Aussage über den Stromverbrauch treffen zu können, sollte man die Leistung in Watt (Spannung in Volt mal Strom in Ampere) herausfinden. Bei einem durchschnittlichen Laptop im Leerlauf müsste sich hierbei ein Leistungsbedarf von ca. 15-25 Watt ergeben. Unter Vollast kann sich dies leicht verdoppeln. Bei der Messung hilft ein Energiekostenmessgerät wie es im Elektrofachhandel für ungefähr 20 Euro verkauft wird.

Energieverwaltung

Die meisten Desktop-Umgebungen enthalten grafische Werkzeuge, um entsprechende Einstellungen vorzunehmen.

GNOME

./gpm.png Beim Akkubetrieb wird im GNOME-Panel ein Symbol mit dem Ladezustand angezeigt. Nach einem Rechtsklick darauf kann man "Informationen" bzw. "Energieverbrauch" auswählen, wodurch ein Tool zum Anzeigen der Energie-Informationen gestartet wird. Dort gibt es unter anderem Verlaufsanzeigen für den Energieverbrauch. Dies eignet sich hervorragend, um den Erfolg verschiedener Sparmaßnahmen sichtbar zu machen.

Unter "System -> Einstellungen -> Energieverwaltung" können außerdem einige nützliche Einstellungen getroffen werden. Will man die Energieverwaltungsoptionen noch genauer einstellen, so startet man den Konfigurationseditor (gconf-editor) über "Anwendungen -> Systemwerkzeuge -> Konfigurationseditor" und navigiert zu /apps/gnome-power-manager. Dort kann man weit mehr Einstellungen als in der "Energieverwaltung" vornehmen.

KDE

Wiki/Icons/Oxygen/preferences-system-power-management.png Die KDE Energieverwaltung ist erst ab KDE 4.2 verfügbar. Grundsätzlich werden Profile genutzt, mit denen das Energieverhalten in verschiedenen Situationen festgelegt wird. Dazu gehören auch die Bildschirmhelligkeit und Ruhezustände der Hardware. Ehemalige Benutzer von KDE Powermanager (Guidance), KLaptop oder KPowersave finden hiermit einen geeigneten Ersatz.

Xfce

./XfcePowerManager.png Die Energieverwaltung von Xfce wird erst ab Xubuntu 11.04 eingesetzt und wird auch von Lubuntu 11.10 genutzt. Die Einstellungsmöglichkeiten entsprechen im Großen und Ganzen der GNOME-Energieverwaltung. Zu den Details siehe xfce4-power-manager.

Abfrage durch das Terminal

Um die momentane Temperatur der CPU(s) und den Stromverbrauch der Batterie(n) herauszufinden, kann man mit folgendem Befehl in einem Terminal [1] eine sekündlich aktualisierte Überwachung betrachten:

watch -n 1 cat /proc/acpi/{battery/*/state,thermal_zone/*/temperature} 

Falls die Systemdateien an anderer Stelle liegen, kann alternativ der allgemeine ACPI-Status abgefragt werden:

watch -n 1 acpi -V 

Überflüssiges abschalten

So banal es klingen mag, aber man kann schon Strom sparen, indem man überflüssige Funktionen seines Notebooks deaktiviert. Wie groß die Einsparungen sind, sei einmal dahingestellt, aber wenn das eingebaute WLAN oder das CD-ROM Laufwerk gerade nicht benötigt wird, warum sollen sie dann im laufenden Betrieb Strom verbrauchen?

Funknetzwerke

Gerade das Deaktivieren vom WLAN kann bis zu 2 Watt Leistung einsparen. Die meisten Laptops haben einen Schalter, mit dem man WLAN hardwareseitig deaktivieren kann.

Alternativ kann man das WLAN auch mit dem folgenden Befehl deaktivieren (ethX bitte anpassen):

sudo iwconfig ethX txpower off 

bzw. in den Stromspar-Modus versetzen (nur bei Intel ipw2200 und ipw3945-Treibern):

sudo iwpriv ethX set_power 5 

Auch die Abschaltung von Bluetooth könnte helfen, entweder mit entsprechender Taste oder bei den meisten Sony-Laptops mit:

spicctrl -l0 

Bei IBM/Lenovo Thinkpads kann Bluetooth auf folgende Weise ausgeschaltet werden:

echo -n “disable” | sudo tee ‘/proc/acpi/ibm/bluetooth’ 

Wenn man Bluetooth auf einem Thinkpad eher selten nutzt, kann es sinnvoll sein, es gleich beim Booten automatisch abschalten {de} lassen.

Bildschirm

Den sehr großen Einfluss der Bildschirmhelligkeit auf die Akkulaufzeit kennen die meisten. Es sollte also ein guter Kompromiss zwischen Stromverbrauch und Lesbarkeit gefunden werden. Zwischen der niedrigsten und hellsten Stufe liegen typischerweise 4 Watt Unterschied.

Unbedingt ausschalten sollte man jegliche Bildschirmschoner und Desktop-Effekte, da diese den Prozessor und die Grafikkarte unnötig belasten. Statt dessen sollte man das Display automatisch abschalten ("schwärzen") lassen.

Über die DPMS-Optionen in /etc/X11/xorg.conf kann man bestimmen, nach welcher Zeit (in Minuten) das Display in einen der Modi STANDBY, SUSPEND bzw. OFF geschaltet wird. Bei neueren Ubuntuversionen können diese Einstellungen auch grafisch über "System -> Einstellungen -> Energieverwaltung" vorgenommen werden.

 Section "Monitor"
   Option "DPMS" "true"
 [...]
 Section "ServerLayout"
   Option "StandbyTime" "10"
   Option "SuspendTime" "20"
   Option "OffTime" "30"
 [...]

In geringem Umfang können möglicherweise auch dunkle Hintergrundbilder und entsprechende Themen zum Energiesparen beitragen (siehe z.B. diesen Artikel {en}). Der Effekt ist aber nur bei Röhrenbildschirmen merkbar, bei LCDs kann er faktisch vernachlässigt werden.

PowerTOP

PowerTOP ist ein von Intel entwickeltes Tool, das den Prozessor-Status im Leerlauf analysiert. Es kann unter anderem den aktuellen und gemittelten Verbrauch des Systems (in Watt) anzeigen und vor allem jene im Hintergrund laufende Prozesse ermitteln, die den Prozessor am häufigsten aus den stromsparenden Betriebsmodi aufwecken. Darüber hinaus schlägt es Einstellungen vor, die den Energieverbrauch weiter reduzieren können. Diese Tipps sind meist Abschaltungen unnötiger Prozesse.

Flash im Browser

Mit Flash laufende Werbebanner sind eine der größten CPU-Belastungen auf einem Desktop-CPU. Abhilfe schafft das Schließen der Fenster, sobald sie nicht mehr gebraucht werden und Firefox-Plugins wie Flash-Block oder No-Script oder Adblock plus.

USB-Geräte

Z.B. Mäuse kann man automatisch in Ruhestellung bringen lassen. Als erstes benutzt man den Befehlt lsusb, um die Busnummer und Gerätenummer herauszufinden:

lsusb 

Mögliche Ausgabe:

Bus 005 Device 014: ID 04b3:4485 IBM Corp.
Bus 005 Device 001: ID 0000:0000
Bus 004 Device 009: ID 0483:2016 SGS Thomson Microelectronics Fingerprint Reader
Bus 004 Device 001: ID 0000:0000
Bus 002 Device 001: ID 0000:0000
Bus 003 Device 001: ID 0000:0000
Bus 001 Device 008: ID 04b3:310c IBM Corp.
Bus 001 Device 007: ID 050d:0121 Dell Mouse
Bus 001 Device 001: ID 0000:0000

Hieraus merkt man sich Bus- und Gerätenummer und sucht in /sys/bus/usb/devices/ nach der Maus.

ls /sys/bus/usb/devices  | grep -v : 
1-1  1-2  4-2 5-6  usb1  usb2  usb3  usb4  usb5

Mit cat lassen sich die Inhalte der Bus- und Gerätenummerndatei ausgeben:

cat /sys/bus/usb/devices/1-1/busnum 

1

cat /sys/bus/usb/devices/1-1/devnum 

8

cat /sys/bus/usb/devices/1-2/busnum 

1

cat /sys/bus/usb/devices/1-2/devnum  

7

Eventuell ist ein Durchsuchen mit Nautilus und (im folgenden erklärten) Ändern der Dateien in einem Editor mit Rootrechten bequemer/erfolgreicher.

In dem Beispiel ist das Verzeichnis der Maus 1-2, da Bus- und Gerätenummer mit der Ausgabe von lsusb übereinstimmen. Jetzt wird das System angewiesen, das Gerät automatisch in Ruhe versetzen soll, wenn es nicht benutzt wird. Zuerst wird die Leerlaufzeit auf zwei Sekunden gesetzt:

sudo echo 2 > /sys/bus/usb/devices/1-2/power/autosuspend 

Die Zeitbeschränkung kann jede ganzzählige Zahl in Sekunden sein. Wenn man -1 setzt, wird das Gerät nicht in Ruhestellung gebracht. Dann wird die Automatik gesetzt, die das Gerät in Ruhestellung bringt und wieder reaktiviert, wenn Daten übertragen werden:

sudo echo auto > /sys/bus/usb/devices/1-2/power/level 

Andere Optionen in dieser Datei sind on und suspend:

  • on lässt das Gerät immer an.

  • suspend versetzt das Gerät in Ruhestellung bis man ein echo "on" oder "auto" an die Datei absetzt.

(Das ist eine Vereinfachung, da der Wert in der power/wakeup-Datei es dem Gerät ermöglichen kann, von selbst aufzuwachen.)

Um bei jedem Systemstart die gleichen Einstellung zu haben, trägt man die Befehle noch in rc.local vor exit 0 ein:

echo auto > /sys/bus/usb/devices/1-2/power/level
echo 2 > /sys/bus/usb/devices/1-2/power/autosuspend

Die Maus lässt sich erst mit einem Tastendruck reaktivieren, weshalb ein höherer Zeitwert empfehlenswert ist, z.B. die Zeit bis zum Start des Bildschirmschoners.

Prozessor

Taktfrequenz-Anpassung

Normalerweise wird die Frequenz der CPU automatisch angepasst. Die aktuelle Taktrate kann man einem Rechtsklick auf das GNOME Panel und dann "Zum Panel hinzufügen -> Überwachen der Prozessortaktstufen" anzeigen. Dort sollte dann im Leerlauf immer die niedrigst mögliche Frequenz angezeigt werden.

Weitere Informationen zum Prozessortakt gibt es hier: Prozessortaktung

Prozessor-Spannung absenken

Mit einem speziellen Kernel-Patch ist es wie beim verbreiteten NHC ("Notebook Hardware Control") unter Windows möglich, die Prozessorspannung individuell einzustellen. Der Prozessor wird also mit weniger Spannung betrieben als das eigentlich vom Hersteller vorgesehen ist. Das Einsparpotential dadurch ist vor allem unter Last sehr groß. Dies macht sich dadurch insbesondere bei rechenintensiven Prozessen (kompilieren, spielen, ...) durch weniger Lüftergeräusche und eine niedrigere Temperatur positiv bemerkbar.

Prozessorspannung absenken

Granola

Granola ist eine für Privatanwender kostenlose, proprietäre Anwendung, die den Energieverbrauch des Rechners automatisch durch Verringerung der CPU-Nutzung senkt. Genutzt wird dafür DVFS {de} ("dynamic voltage and frequency scaling technology"), das auf den meisten neueren Rechnern (ca. seit 2005) einsetzbar sein sollte.

Grafikkarte

Hinweis:

Dieser Abschnitt gilt nur für ATI-Grafikkarten, die Powerplay unterstützen (z.B. Radeon 9600/9700 sowie neuere X-Serie). Für Notebooks mit einer Intel- oder Nvidia-Grafikkarte müssen in der Regel keine speziellen Stromsparmaßnahmen unternommen werden.

Wiki/Icons/Ati.png

freier Treiber (radeon)

Der freie radeon-Treiber, welcher eine Vielzahl von ATI-Grafikkarten und Chipsätzen unterstützt, besitzt (je nach Version) eigene Energiesparoption(en).

seit Karmic 9.10

  • ClockGating

  • ForceLowPowerMode

  • DynamicPM

Die Funktionsweise der einzelnen Optionen sowie deren Aktivierung sind an dieser Stelle im Wiki-Artikel zum radeon-Treiber genau beschrieben.

fglrx-Treiber installieren

Um den Energiesparmodus der ATI Grafikkarten zu aktivieren (max. 3 Watt Einsparung) benötigt man den ATI fglrx-Treiber. Die radeon-Treiber des Xorg-Projektes haben zwar eine Funktion zum dynamischen Takten der GPU, diese funktioniert allerdings nicht mit aktuelleren Karten (X-Serie).

Den ATI-Treiber kann man auf zwei Arten installieren. Die beiden Möglichkeiten werden unter Grafikkarten/ATI/fglrx genauer beschrieben. Empfehlenswert ist der Weg über die Ubuntu-Paketquellen, da diese Treiber meist am zuverlässigsten (auch im Hinblick auf die Schlafmodi) funktionieren.

Powerstate setzen

Nach erfolgreicher Treiber-Installation kann man mit folgendem Befehl [1] seine Taktfrequenzen anzeigen lassen:

aticonfig --lsp 
  core/mem      [flags]
---------------
1: 105/122 MHz  [low voltage]
2: 209/182 MHz  [low voltage]
3: 392/250 MHz  [overdrive, default state]

In die einzelnen Modi kann man leicht mit folgendem Befehl [1] wechseln:

aticonfig --set-powerstate=1 
Using /etc/X11/xorg.conf
Warning: Option 'PowerState' won't affect future sessions.
aticonfig: Writing to '/etc/X11/xorg.conf' failed. Permission denied.

Wenn diese Fehlermeldung erscheint, kann bzw. muss man sie getrost ignorieren. Selbst wenn man mit dem Befehl sudo arbeitet und die Zeile Option "PowerState" "1" geschrieben wird (siehe obigen Ausdruck der xorg.conf), ignoriert sie der XServer.

Powerstate beim System-Start automatisch setzen

Aus obigem Grund muss man die Powerstates immer per Hand einstellen oder den Befehl bei jedem Systemstart ausführen lassen. Da aticonfig jedoch nur innerhalb des X-Servers gestartet werden kann, ist der gewohnte Autostart über rc.local nicht möglich. Es gibt aber genügend andere Möglichkeiten dafür:

  1. Den Befehl in den Autostart des Nutzers eintragen.

  2. Die Datei /etc/gdm/Init/Default (GNOME) bzw. /etc/kde3/kdm/Xsetup (KDE) am Ende vor exit 0 um eine Zeile mit dem Befehl ergänzen.

Kein ATI-Powerplay im Dualhead-Betrieb

Der Stromspar-Modus des fglrx-Treibers funktioniert nur im Singlehead-Betrieb. Dieser Modus wird in der Datei /etc/X11/xorg.conf festgelegt, wo jeweils nur eine Device Section, Screen Section und Monitor Section existieren darf. Ein Dual-Head Setup kann auch ungewollt entstanden sein, wenn man den fglrx-Treiber mit der automatischen Konfiguration mittels sudo aticonfig --initial installiert hat.

Um trotz Stromspar-Modus einen zweiten Monitor benutzen zu können, sollte man diesen in der Device-Section definieren. Ein Beispiel dazu findet sich hier: ATI Big-Desktop HOWTO bei ubuntuforums.org {en}

Grafikkarte untertakten

Mit Hilfe des Tools rovclock ist es möglich, den Takt der Radeon-Grafikkarte bzw. des Chipsatzes (Notebooks) zu beeinflussen. Dabei kann sowohl der Takt der GPU als auch der Grafikspeicher-Takt verändert werden. Eigentlich ein Overcklocking-Tool (zur Steigerung der Grafikleistung mittels Übertakten), kann mit rovclock der GPU- und Speicher-Takt auch verringert werden (vergleichbar mit dem Setzen eines low-voltage-Powerstate bei Verwendung des fglrx-Treibers). Somit kann Energie eingespart werden.

Die Funktionsweise ist in einem eigenen Wiki-Artikel erklärt. Unbedingt Sicherheitshinweise im Artikel beachten!

Grafikkarten/Nvidia/nvidia_logo.png

nVidia-Grafikkarten

Auch bei nVidia-Grafikkarten ist es möglich, die Taktrate "von außen" zu beeinflussen. Dies kann ebenfalls mit Hilfe eines Overclocking-Tools erfolgen. Anstatt die Leistung zu steigern (Übertakten), wird der GPU-Takt einfach verringert (Untertakten). Somit wird sowohl der Energieverbrauch als auch die Wärmeentwicklung reduziert.

Der Artikel Overclocking beschreibt zwei entsprechende Tools – sogar mit grafischer Benutzeroberfläche. Unbedingt Sicherheitshinweise im Artikel beachten!

FAQ

Mit welcher Hardware funktioniert diese Anleitung?

Hinweis:

  • Acer Aspire 1691(WLMi)

  • Acer Aspire 5652(WLMi)

  • Acer Travelmate 4002 LMI

  • Acer Travelmate 2451 WLMi

  • Asus A7vc (allerdings: BAT0 anstatt BAT1 verwenden)

  • Fujitsu Siemens Amilo Pa 2510

  • Fujitsu Siemens Esprimo Mobile v5505

  • HP Compaq nx6325

  • HP Compaq nx8220

  • HP Compaq nx9420

  • HP G62 b55SG

  • HP Pavilion 8318ea

  • HP Pavilion ze2366EA (ze2000-Serie)

  • IBM ThinkPad T40/41/42/43

  • IBM ThinkPad X41

  • IBM ThinkPad X61

  • Samsung X20 1600 II/III

  • Samsung X20 1730 II

  • Samsung X20 1860 Student-Book Edition

  • Toshiba Satellite A100 - 773

  • Dell Inspiron 6400

  • Dell XPS-M1530

Die Liste ggf. ergänzen!

Ich habe alle Hinweise befolgt, meine Akkulaufzeit ist aber trotzdem zu niedrig.

Vermutlich funktioniert einer der Stromsparmechanismen nicht. Es sollte deshalb bei jedem Schritt genau überprüft werden, ob die erwarteten Verbrauchs-Einsparungen (laut Wiki-Richtwerten) erzielt wurden. So kann der "Übeltäter" meist leichter gefunden werden.

Ich kann zwar den ATI-Powerstate ändern, aber der Stromverbrauch sinkt trotzdem nur minimal

Dieses Problem wurde leider schon recht häufig berichtet. Aktuellere ATI-Treiber nach der alternativen Treiber-Installation haben da nur selten Abhilfe geschafft.

Funktioniert mit dem ATI-Treiber der Standbymodus?

Ja, seit Version 8.19.10 wurde der Treiber hinsichtlich der Suspend-to-RAM-Kompatibilität stark verbessert. Dennoch kommt es auf einigen Notebooks evtl. noch zu Problemen mit dieser Funktion. Der von Ubuntu 8.04 Hardy Heron mitgelieferte Treiber funktioniert problemlos.

Diese Revision wurde am 2. Februar 2012 um 20:41 Uhr von Heinrich Schwietering erstellt.
Dieser Seite wurden folgende Begriffe zugeordnet: Hardware, System, Energieverwaltung

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