EU-Vorgaben: Neue Effizienz-Vorgaben für PCs im Detail

Einleitung

Mit dem Inkrafttreten der Verordnung Nr. 617/2013 gibt die EU seit dem 1. Juli verbindliche Grenzen für die absolute Leistungsaufnahme von Komplettrechnern und die Effizienz ihrer Netzteile vor. ComputerBase stellt die Vorgaben im Detail vor und prüft ihre Auswirkungen auf den realen Stromverbrauch.

Die EU-Verordnung Nr. 617/2013

Die Verordnung Nr. 617/2013 vom 26. Juni 2013 legt Anforderungen für „die umweltgerechte Gestaltung von [inverkehrzubringenden] Computern und Computerservern“ fest. Sie fußt auf der Richtlinie 2009/125/EG, die vorsieht, dass verschiedene technische Produktsparten durch einzelne Verordnungen genauer geregelt werden müssen. Die Richtlinie selbst wurde in Deutschland im EVPG in nationales Recht umgesetzt.

Die Verordnung bezieht sich nicht auf im Einzelhandel erhältliche Netzteile und Einzelkomponenten, sondern ausschließlich auf Komplettsysteme. Im Detail betroffen sind die acht Gerätekategorien

• Desktop-Computer
• integrierte Desktop-Computer
• Desktop-Thin-Clients
• Notebook-Computer (die auch Tablets, Slates und mobile Thin-Clients umfassen)
• Workstations
• mobile Workstations
• Small-Scale-Server
• Computerserver

Von der Geltung ausgenommen sind Spielekonsolen, Blade-Systeme und -Komponenten, Server-Appliances, Multi-Node-Server, Computerserver mit mehr als vier Prozessorsockeln sowie Dockingstations.

Für die acht Kategorien gibt die Richtlinie vor, welchen Gesamtjahresenergieverbrauch Geräte der Klassen maximal aufweisen dürfen, welche Informationspflichten bestehen und wer die Marktaufsicht ausübt. Darüber hinaus legt sie fest, dass die Kommission die Verordnung nach spätestens dreieinhalb Jahren auf ihre technische Aktualität überprüfen muss. Die relevanten technischen Werte sowie weitere notwendige Begriffsbestimmungen finden sich in vier Anhängen.

Die neuen Anforderungen

Die konkreten Ökodesign-Anforderungen sind – differenziert nach Geräteklasse – in Anhang II der Verordnung auffindbar und dort mit einem Zeitplan bis 2016 verschmolzen. Für die zwei im Handel am weitesten verbreiteten Geräteklassen, klassische Desktop-PCs und Notebooks, sowie die in den Geräten eingesetzten Netzteile gestalten sich die seit dem 1. Juli 2014 geltenden Vorschriften wie folgt.

Elementarer Bestandteil der Richtlinie sind Vorgaben zum Gesamtenergieverbrauches pro Jahr. Diese treffen auf Desktop-Computer, integrierte Desktop-Computer wie All-in-Ones (z.B. Apple iMac) und Notebooks gleichermaßen zu. Der rechnerische Energieverbrauch beträgt

8.760 [ h ]/1.000 × (0,55 × P off [ W ] + 0,05 × P sleep [ W ] + 0,40 × P idle [ W ]).

So wird der Gesamternergieverbrauch berechnet

Das angenommene Nutzungsprofil entspricht dem eines Rechners, der 40 Prozent der 8.760 Stunden im Jahr ohne Last den Startbildschirm (P idle) anzeigt, fünf Prozent der Zeit im Schlafzustand verbringt (P sleep) und die restliche Zeit ausgeschaltet ist (P off). Unter Last befindet sich das System zu keiner Zeit.

Zur besseren Vergleichbarkeit rechnen wir den Jahresstromverbrauch zusätzlich gemäß der Formel in die maximal zulässige Leistungsaufnahme in die zulässige Idle-Leistungsaufnahme um. Dabei nehmen wir an, dass der Rechner im Standby 0,5 Watt und im Schlafmodus 5 Watt Leistung aufnimmt. Dies entspricht den jeweiligen, festgesetzten Grenzen.

An Desktop-PCs

Um der unterschiedlichen technischen Ausstattung des Systeme gerecht zu werden, werden die Desktop-Computer und die integrierten Desktop-Computer in jeweils vier Kategorien (A – D) eingeteilt, mittels derer die Schwellenwerte abgestuft werden.

	Katerogie A	Kategorie B	Kategorie C	Kategorie D
physische Prozessorkerne	1	2	3 oder mehr	4 oder mehr
Arbeitsspeicher (RAM)	< 2 GB	mind. 2 GB	mind. 2 GB	mind 4 GB
diskrete GPU	-	-	eine	mind. Klasse G3
Schwellwert ab 1. Juli 2014	133 kWh/Jahr	158 kWh/Jahr	188 kWh/Jahr	211 kWh/Jahr
entspricht im Idle	37 Watt	44 Watt	52 Watt	59 Watt
Schwellwert ab 1. Juli 2016	94 kWh/Jahr	112 kWh/Jahr	134 kWh/Jahr	150 kWh/Jahr
entspricht im Idle	25 Watt	31 Watt	37 Watt	41 Watt
* derzeit identisch mit den Werten für „integrierte Desktop-Computer“

Prozessorkerne müssen zwingend in der genannten Anzahl vorliegen, um in eine bestimmte Kategorie zu fallen. Arbeitsspeicher und Grafikkarte bilden hingegen „und/oder“-Werte, von denen zumindest einer erfüllt sein muss. Treffen beide zu, schadet das nicht. Systeme mit den folgenden technischen Merkmalen unterliegen der Richtlinie nicht:

• mindestens sechs physische Prozessorkerne
• diskrete GPUs mit insgesamt mehr als 320 GB/s Speicherbandbreite
• mindestens 16 Gigabyte Arbeitsspeicher
• mindestens 1000 Watt Netzteilnennleistung

Prozessorkerne definiert die VO schwammig als „Ausführungskerne“, was eventuell bei der Einordnung von CPUs/APUs ein Problem werden könnte, bei denen sich zwei Ausführungseinheiten viele gemeinsame Ressourcen teilen.

Diskrete Grafikkarten werden nach der Speicherbandbreite in insgesamt sieben Kategorien eingeteilt (G1 bis G7). Bei der Lektüre der Ziffer 20 des Artikel 2 fällt ein Redaktionsfehler auf, da dort zweimal die Bandbreite mit „bit“ angegeben ist, obwohl „GB/s“ richtig wäre. In Kombination mit den Zahlen könnte das zum Trugschluss verleiten, dass alleine das Speicherinterface einer GPU der relevante Wert wäre. Das ist jedoch nicht der Fall.

Klassifizierung diskreter Grafikkarten	VRAM-Bandbreite (X)
G1	≤ 16 GB/s
G2	16 GB/s <X≤ 32 GB/s
G3	32 GB/s <X≤ 64 GB/s
G4	64 GB/s <X≤ 96 GB/s
G5	96 GB/s <X≤ 128 GB/s
G6	128 GB/s <X≤ 192 GB/s
G7	X ≥ 192 GB/s

Um wieviel sich der jährliche Schwellwert beim Einsatz einer Grafikkarte erhöht, ist der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Klasse 1. Grafikkarte	Toleranzwert 2014	entspricht im Idle	Toleranzwert 2016	entspricht im Idle
G1	34 kWh/Jahr	9,7 Watt	18 kWh/Jahr	5,1 Watt
G2	54 kWh/Jahr	15,4 Watt	30 kWh/Jahr	8,6 Watt
G3	69 kWh/Jahr	19,7 Watt	38 kWh/Jahr	10,8 Watt
G4	100 kWh/Jahr	28,5 Watt	54 kWh/Jahr	15,4 Watt
G5	133 kWh/Jahr	38 Watt	72 kWh/Jahr	20,5 Watt
G6	166 kWh/Jahr	47,4 Watt	90 kWh/Jahr	25,7 Watt
G7	225 kWh/Jahr	64,2 Watt	122 kWh/Jahr	34,8 Watt

Um auch alle anderen Konfigurationsvarianten abzudecken, gibt es sogenannte Toleranzwerte. Je nachdem, ob über die Grundausstattung einer Kategorie hinaus weitere RAM-Module, SSDs und HDDs, Audiokarten, TV-Tuner oder Grafikkarten verbaut sind, kommen zu den obig genannten Jahresverbrauchsgrenzwerten Polster hinzu:

• pro weiterem Gigabyte RAM 1 kWh/Jahr (erst ab 2 GB bzw. 4 GB Grundkonfiguration)
• pro weiterem internen Massenspeicher 25 kWh/Jahr
• pro diskretem TV-Tuner 15 kWh/Jahr
• pro diskreter Audiokarte 15 kWh/Jahr
• pro Grafikkarte beziehungsweise pro weiterer Grafikkarte (für SLI/Crossfire) gemäß nachfolgender Tabelle (z.B. + 78 kWh/Jahr beim Einsatz einer 2. GPU der Klasse G5)

Klasse x. Grafikkarte	Toleranzwert 2014	Toleranzwert 2016
G1	34 kWh/Jahr	18 kWh/Jahr
G1	20 kWh/Jahr	11 kWh/Jahr
G2	32 kWh/Jahr	17 kWh/Jahr
G3	41 kWh/Jahr	22 kWh/Jahr
G4	59(kWh/Jahr	32 kWh/Jahr
G5	78 kWh/Jahr	42 kWh/Jahr
G6	98 kWh/Jahr	53 kWh/Jahr
G7	133 kWh/Jahr	72 kWh/Jahr

Die folgende Rechnung gibt ein Beispiel für die Ermittlung des zulässigen Gesamtjahresenergieverbrauchs eines im Handel als Komplettsystem angebotenen Desktop-PCs ab dem 1. Juli 2014.

188 kWh/Jahr Desktop-PC der Kategorie C
+69 kWh/Jahr Diskrete Grafikkarte der Kategorie G3
+41 kWh/Jahr 2. Diskrete Grafikkarte der Kategorie G3
+25 kWh/Jahr verbaute SSD als Massenspeicher

Beispielrechnung für den maximalen Energieverbrauch im Jahr 2014

52 Watt Desktop-PC der Kategorie C
+19 Watt Diskrete Grafikkarte der Kategorie G3
+11 Watt 2. Diskrete Grafikkarte der Kategorie G3
+7 Watt verbaute SSD als Massenspeicher
= 89 Watt zulässige Leistungsaufnahme ohne Last

Beispielrechnung für den zulässigen Idle-Verbrauch

Die sich so ergebenden Maximalwerte für die Leistungsaufnahme im lastfreien Betrieb sind daher von realen Systemen mit aktueller Hardware gegenwärtig mit geringem Aufwand erreichbar. Bei ab Werk übertakteten Systemen können die Grenzen hingegen problematisch sein, wenn Spannungen erhöht werden oder Energiesparfunktionen deaktiviert werden. Ein von ComputerBase befragter Anbieter übertakteter System sieht hier spätestens ab dem Jahr 2016 ein ernstes Problem auf die Händler zukommen.

Der Komplexität nicht genug, gibt es weitere Vorgaben. Wird ein Desktop-Computer oder ein integrierter Desktop-Computer in den Ruhezustand versetzt, so darf das System in diesem Zustand nur noch maximal 5 Watt verbrauchen. Liegt der Leerlaufverbrauch des Systems allerdings unter 10 Watt, so ist diese Fähigkeit nicht notwendig. Eine aktive Wake-On-LAN-Funktion erlaubt einen Toleranzwert von 0,70 Watt. Im Standby dürfen nicht mehr als 0,50 Watt benötigt werden. Ist eine Informations- oder Statusanzeige vorhanden, darf ein Toleranzwert von 0,50 Watt addiert werden.

Ab dem Inkrafttreten dieser Bestimmungen müssen sowohl die Desktop-Computer-Varianten als auch Notebooks in der Lage sein, in lastfreien Phasen ihren Verbrauch selbstständig zu verringern. Das umfasst neben automatischer Verringerung der Geschwindigkeit aktiver 1-GBit-LAN-Verbindungen auch werksmäßige Voreinstellungen. Diese sollen dafür sorgen, dass sich der Monitor spätestens nach zehn Minuten abschaltet und das ganze System ab 30 Minuten selbstständig in den Ruhezustand wechselt, wenn davor keine Benutzereingabe erfolgt. Gleichzeitig soll das System aus diesem Zustand heraus binnen fünf Sekunden ab einem Weckereignis – wie einer Maus- oder Tastatureingabe – wieder einsatzbereit sein. Die Ein- und Ausschaltbarkeit von Wake-ON-LAN und drahtlosen Netzwerkverbindungen ist ebenso vorgeschrieben.