Das große Akku-Fressen

Was verbraucht wie viel beim Smartphone?

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Wenn das Smartphone mal wieder vor Ende des Arbeitstags frischen Strom braucht, geht die Suche nach dem Schuldigen los. Weil die Systeminfos dabei nur selten helfen, haben wir genau nachgemessen, um die schlimmsten Stromfresser zu finden und zu bändigen.

Selbst bei moderatem Gebrauch muss ein Smartphone spätestens alle zwei Tage wieder ans Netzteil und wartet dabei auch nicht, bis der Besitzer in der Nacht selber Energie tankt. Was zu Hause oder im Büro in der Nähe einer Steckdose lästig ist, wird zum echten Problem, wenn man unterwegs die Bahnverbindung nach Hause sucht oder auf einen wichtigen Anruf wartet. Mit etwas Bedacht schafft es das Smartphone in die Verlängerung.

Video: Nachgehakt

Leider geben weder Hersteller noch mobile Betriebssysteme genaue Auskunft über den Energiebedarf einzelner Hardware-Komponenten. Ob es wirklich lohnt, unterwegs auf LTE zu verzichten oder Bluetooth und GPS dauerhaft zu deaktivieren, lässt sich mit Bordmitteln kaum herausfinden. Unter Android etwa taucht die meiste Hardware gar nicht in der Akkustatistik auf, weil abgesehen von Display und dem Standby-Verbrauch alles direkt den Apps zugeordnet wird.

Um den Energiesündern auf die Schliche zu kommen, haben wir deshalb ein herkömmliches Samsung Galaxy S5 modifiziert und dessen Verbrauch direkt am Akku gemessen. Das S5 ist ein typisches Oberklasse-Smartphone mit umfangreicher Ausstattung und dem weit verbreiteten Quad-Core-Prozessor Qualcomm Snapdragon 801. Insofern sind die Ergebnisse für die Hardware auf High-End-Smartphones mit Windows Phone übertragbar; auch aktuelle iPhones unterscheiden sich bei der Hardware nicht signifikant.

Vor allem die von Apps beeinflussten Werte dürften Android-spezifisch sein; die Größenordnungen sind aber nach den Erfahrungen in unseren normalen Laufzeittests ähnlich. Den Stromverbrauch haben wir jeweils unter Alltagsbedingungen gemessen, das Testgerät musste also mit konkurrierenden WLAN-Netzwerken, störrischen Servern und nicht perfektem Mobilfunkempfang zurechtkommen.

Genügsam im Standby

Im Vergleich zu älteren Smartphones ist der gemessene Grundverbrauch im Standby mit abgeschaltetem Display und aktiviertem Flugmodus leicht gestiegen [1]. Insgesamt sind 10,7 Milliwatt als Standby-Verbrauch immer noch sehr wenig. Mit seinem 11-Wattstunden-Akku könnte das S5 theoretisch bis zu 1000 Stunden im Standby und Flugmodus laufen. Dass sich der Verbrauch über den 6 Milliwatt des Vorgängers S3 einpendelt, liegt an der umfangreicheren Ausstattung und der größeren Zahl an ständig abrufbereiten Sensoren wie dem Schrittzähler.

Ohne Verbindung nach draußen ist ein Smartphone allerdings recht nutzlos. Verlässt man den Flugmodus, nimmt das Smartphone automatisch Verbindung mit einem Mobilfunknetz auf – sogar ohne SIM-Karte. Mit aktiviertem Funkmodul steigt der Verbrauch auf 15 mW (GSM) bis 22 mW (LTE). Noch anspruchsvoller ist die Verbindung mit einem WLAN-Netz, denn das frisst mindestens weitere 18 mW. Obwohl bisher weder das Gerät genutzt noch Daten transportiert werden, fällt die Laufzeit damit auf ein Viertel der maximalen Laufzeit. Dabei ist nicht einmal die regelmäßige Suche nach Netzen in der Umgebung eingerechnet, die jeweils über ein halbes Watt benötigt. Wenn man nicht erreichbar sein muss, lohnt es sich also durchaus, den Flugmodus konsequent zu nutzen.

Die sonstigen Funkmodule sind genügsamer: NFC und GPS bewirken im Standby keinen messbaren Mehrverbrauch und mit 3 mW ist das Bluetooth-Modul ebenfalls recht bescheiden. Ohne Grund sollten die drei Module dennoch nicht aktiviert sein: nicht nur wegen des unnötigen Standby-Verbrauchs, sondern auch weil der Energiebedarf massiv ansteigt, sobald System und Apps auf eine Funkverbindung zugreifen.

Schneller ist sparsamer

Irgendwann muss das Smartphone doch mal Daten übertragen. Dafür bleibt WLAN die sparsamste Option, auch wenn die Spitzenwerte mit einem bis zwei Watt mehr als doppelt so hoch liegen als bei früheren Messungen mit älteren Geräten. Das liegt daran, dass das S5 wie viele aktuelle High-End-Smartphones zwei WLAN-Antennen besitzt statt nur einer. Das verbessert zwar Empfang und Datenrate, bei voller Sendeleistung steigt aber auch der Energiebedarf. Einzeln abschalten kann man die Antennen nicht.

Auffällig war in unseren Messungen der doppelte Energiebedarf während des Datentransfers über ein 801.11ac-WLAN im 5-GHz-Band. Das ist zwar theoretisch bedeutend schneller als ein herkömmliches 11n-Netzwerk im 2,4-GHz-Band, nutzt aber nicht nur beide Antennen, sondern auch breitere Funkkanäle. Die WLAN-Reichweite ist zudem im 5-GHz-Spektrum geringer, sodass insgesamt mehr Leistung benötigt wird. Eine stabile und ausreichend schnelle Verbindung im (meist volleren) 2,4-GHz-Band hilft also durchaus, Energie zu sparen.

Mitunter ist das Smartphones gar nicht selbst für den Mehrverbrauch verantwortlich. So brauchte das Testgerät an einem Router ohne ersichtlichen Grund deutlich mehr Energie im Standby als zuvor gemessen, selbst bei verringertem Abstand. Schuld war ein Bug in der Router-Firmware, der das Smartphone mit wesentlich mehr Leistung als nötig senden ließ. Auch in einem Firmennetzwerk mit sicherer Authentifizierung fraß das Smartphone ohne Datenverkehr mehr als im gleichstarken Testnetzwerk. Da das Firmen-WLAN zudem langsamer war, blieb das Funkmodul für die gleiche Datenmenge länger aktiv. Bei instabilen und sehr langsamen WLANs lohnt es also durchaus, das Netz zu wechseln oder vorübergehend das WLAN-Modul im Smartphone ganz zu deaktivieren: Ständiger Verbindungsneuaufbau und hängende Datentransfers kosten nur unnötig Energie.

Flotter Mobilfunk benötigt bei Aktivität ebenfalls viel Strom: LTE zieht beim Download im Schnitt happige 2 Watt aus dem Akku, das ist fast das Doppelte von UMTS und das Vierfache von GSM. Ein Dauertransfer würde pro Stunde fast 20 Prozent der Akkukapazität kosten. Trotzdem lohnt es sich, auf LTE zu setzen, wenn man unterwegs eine Datenverbindung braucht. So beginnt LTE nicht nur deutlich schneller mit der Übertragung, es ist durch höhere Datenraten auch schneller fertig und damit schneller wieder im Standby. Da die LTE-Zellen zudem weniger überlastet sind, nerven Verbindungsabbrüche und extrem lahme Downloads seltener.

Je größer die Datenmenge, desto stärker fällt der Vorteil aus. Beim Videostreaming braucht das Smartphone mit LTE über die gesamte Laufzeit gleich viel Energie wie über WLAN; mit UMTS frisst es trotz der gleichen Datenmenge 50 Prozent mehr Strom. Über GSM dauert selbst der Abruf einer halbwegs komplexen Webseite so lange, dass dabei am Ende doch mehr Ladung verbraucht wird als im schnelleren Netz. Größere Datenmengen über eine lahme Verbindung zu zwingen führt unabhängig von der Technik zu unnötigem Energieverbrauch.

Richtig sparsam ist nur der komplette Verzicht auf eine mobile Datenverbindung. Die kann man bei jedem System komplett abschalten, muss dafür aber ohne WLAN komplett auf Internet-Zugriff verzichten und erhält auch keine neuen Mails oder Nachrichten. Unter iOS lässt sich der Datenfunk gezielt für bestimmte Apps gewähren, sodass nur wichtige Apps noch nach draußen dürfen. Unter Windows Phone und Android geht das weder so leicht noch so direkt. Unter „Datenverbrauch“ in den Einstellungen erlaubt Android zwar, „Hintergrunddaten“ für jede App einzeln einzuschränken – gemeint sind damit Transfers, die der Anwender nicht direkt angestoßen hat. Doch diese Einschränkung vertragen einige Programme auf Dauer nicht. Eine bessere und automatisierte Alternative, um den Datenhunger im Zaum zu halten, zeigt der Artikel ab Seite 94.

Wer nur telefonisch erreichbar sein will und die mobile Datenverbindung deaktiviert hat, spart mit der Begrenzung des Mobilfunks auf GSM weitere Energie. Über diesen Standard telefoniert man am sparsamsten, die Technik hat die größte Verbreitung und das eingebuchte Handy braucht im Standby weniger Energie als in schnelleren Zellen. Zudem entfällt die energieaufwendige Suche nach der schnellstmöglichen Verbindung und der damit verbundene Netzwechsel. Das zahlt sich besonders stark aus, wenn bei der Fahrt in Zug und Auto Mobilfunkzellen schnell wechseln. ...

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Das große Akku-Fressen

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c't 22/2015, Seite 86 (ca. 4 redaktionelle Seiten)
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Artikel-Vorschau
  1. Genügsam im Standby
  2. Schneller ist sparsamer
  3. Kabel dran
  4. Akkufresser Display
  5. Ortung muss nicht sein
  6. Android und die Apps

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Kapitel
  1. Genügsam im Standby
  2. Schneller ist sparsamer
  3. Kabel dran
  4. Akkufresser Display
  5. Ortung muss nicht sein
  6. Android und die Apps
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