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24.07.1992 - 

Neue Akkus und Stromspar-Management:

Laufzeiten von acht Stunden sind für Notebooks absehbar

Notebooks, die trotz stromfressender Farbdisplays und Hochleistungsprozessoren bis zu acht Stunden fern jeder Steckdose laufen: Das ist das Ziel, das die PC-Hersteller mit immer leistungsfähigeren Akkus und immer raffinierteren Stromspartricks zu erreichen versuchen.

Zunächst versuchen die Ingenieure, die Akkumulatoren so weiterzuentwickeln, daß bei gleichem Gewicht und gleicher Größe längeres netzunabhängiges Arbeiten möglich ist. Bislang setzen die meisten Anbieter noch Nickel-Cadmium-Zellen in ihren Rechner ein. Ihr

Nachteil: Unter normalen Arbeitsbedingungen läuft ein solches System kaum mehr als zweieinhalb Stunden.

Rund 30 Prozent mehr Energie haben dagegen Nickel-Metall-Hydrid-Akkus zu bieten, die neuerdings in vielen Notebooks verwendet werden. Die Techniker glauben, daß sich aus zukünftigen Versionen solcher Zellen bis zu 50 Prozent mehr Energie holen ließe als aus herkömmlichen Stromspeichern. Bis zu viermal soviel Energie wie die Nickel-Cadmium-Zellen speichern die Lithium-Feststoff-Akkus, die allerdings die Labors noch nicht verlassen haben, was auch für die Zink-Luft-Akkumulatoren gilt, die aber eines Tages sechsmal soviel Energie aufnehmen könnten.

Bisher selten verwendet werden Blei-Säure-Akkus (etwa in Apples Powerbooks), die in etwa die Leistung des Nickel-Cadmium-Konkurrenten bringen, sich aber mit einem kleineren Ladegerät wieder laden lassen und außerdem den Vorteil haben, daß ihre Spannung nicht kurz vor der Entladung schlagartig abfällt, wie es bei normalen Akkus der Fall ist. (Näheres zur Akku-Technologie lesen Sie in dem Beitrag "Lebensdauer von Akkumulatoren ist bei weitem noch nicht ausgereizt" auf Seite 29 dieser Ausgabe).

Display und Festplatte als Energiefresser

Der zweite Weg zu längeren Laufzeiten führt über das Stromsparen. Die Grafik zeigt, welche Notebook-Komponenten den meisten Strom verbrauchen. Dieser Aufstellung liegt ein modernes Notebook mit einer 386SL-CPU, 4 MB Hauptspeicher und einem passiven Schwartzweiß-Display zugrunde. Ist der gesamte Rechner aktiv, sind die Hintergrundbeleuchtung des Flüssigkristall-Displays mit 28 Prozent Anteil am Stromverbrauch und die Festplatte mit 19 Prozent die größten Energiefresser. Danach folgen der Prozessor (16 Prozent) und der Speicher (zehn Prozent). Alle übrigen Baugruppen wie Diskettenlaufwerk-Controller, Grafikkarte und Tastatur-Steuerung verbrauchen 27 Prozent.

Ist der Rechner statt eines passiven Schwarzweiß-Displays mit einem aktiven Display oder gar mit einem aktiven Farbdisplay ausgestattet, vergrößert sich der Anteil des Displays am Strombedarf noch einmal. Neben der Hintergrundbeleuchtung sind es die Transistoren die die Bildpunkte ein- oder ausschalten, die Energie verbrauchen. Sind das bei einem passiven Monochrom-Display bei einer Auflösung von 640 x 480 gerade einmal gut 1000 Transistoren, schnellt diese Zahl bei einem aktiven Display auf 300 000 hoch, weil dort jedes Pixel von einem gesonderten Transistor gesteuert wird.

Wenn alle Komponenten eines Notebooks aktiv sind, konsumiert es etwa neun Watt. Viel Energie läßt sich dadurch sparen, daß das Stromspar-Management des Rechners ein Peripheriegerät nach dem anderen abschaltet, falls der Benutzer es nicht braucht. Legt es zum Beispiel die Festplatte und den Controller des Diskettenlaufwerks still, sinkt der Leistungsbedarf schon auf 6,5 Watt, entfällt auch noch die Hintergrundbeleuchtung, sinkt der Bedarf gar auf 3,5 Watt.

Abschalten, was der Rechner nicht braucht

Wenn der Anwender längere Zeit überhaupt nicht mehr mit dem Computer arbeitet, wird der Prozessor stillgelegt (die Taktrate sinkt auf Null Megahertz), und die Speicher-Chips werden auf eine langsame Refresh-Rate gesetzt. Der Refresh sorgt dafür, daß die RAM-Bausteine in bestimmten Abständen mit Strom versorgt werden, damit sie ihre Daten halten können. Wird sie auf ein Minimum reduziert, verbraucht der Speicher nur noch 20 statt 1200 Milliwatt. In diesem energetischen Winterschlaf benötigt ein Notebook nur noch eine Leistung von 0,65 Watt.

Arbeitet der Benutzer durchgehend, bis sich die Akkus fast entladen haben, erfolgt eine Notabschaltung: Das Notebook stellt den Betrieb ein, und ein gesonderter Sicherungsakku versorgt die Speicherbausteine mit gerade soviel Strom, daß sie die Daten - je nach Auslegung der Rechner - bis zu mehrere Tage lang halten können.

Verbesserte Technik, weniger Strombedarf

Neben einem ausgeklügelten Stromspar-Management versuchen die Entwickler, den Energiebedarf der Komponenten an sich zu verringern. Beim Display ist das kaum möglich, bei der Festplatte nur in sehr engen Grenzen. Deshalb werden die Hersteller mehr und mehr dazu übergehen, die Laufwerke durch Flash-Speicherkarten nach dem PCMCIA-Standard zu ersetzen (PCMCIA steht für PC Memory Card Interface Association). Flash-RAMs bieten gegenüber Festplatten bei gleicher Größe und gleichem Fassungsvermögen viele Vorzüge: Sie geben sich mit einem Zwanzigstel der Energie zufrieden, sie müssen nicht erst anlaufen, sie wiegen weniger und sind praktisch unempfindlich gegen Stoße (was bei Reiserechnern wichtig ist). Bisher beim Datentransfer noch langsamer als Platten, werden sie Informationen bald genauso schnell schreiben wie diese und viermal so schnell lesen. Größter Nachteil der Flash-Karten ist zur Zeit noch ihr hoher Preis: Ein MB Speicherplatz kostet bei einer Speicherkarte rund 30 Dollar, bei einer Festplatte dagegen nur etwa drei Dollar.

Eine weitere Verringerung des Energiebedarfs um zehn Prozent läßt sich mit Intels neuer 3,3-Volt-Ausführung des 386SL-Prozessors erreichen. Doch wirklich zum Tragen wird die 3,3-Volt-Technologie erst kommen, wenn auch die Peripherie vom Speicher bis zur Festplatte mit dieser Spannung arbeitet. Solche Geräte, die 30 Prozent weniger Energie konsumieren werden als heutige 5-Volt-386SL-Rechner, sollen im nächsten Jahr auf den Markt kommen.