Возможно ли сэкономить на электроэнергии, отключая смартфон из розетки: эксперимент
Сколько электричества потребляет смартфон включенный в розетку
Зарядка мобильных устройств — смартфонов или планшетов — настолько рутинная операция, которую необходимо повторять ежедневно, что многие не задумываются, надо ли отключать вилку зарядки из электрической розетки.
Есть несколько взаимоисключающих мнений в пользу того или иного выбора, и у каждого найдутся весомые аргументы. Но может проблема не в том что устройство может сгореть из-за скачка напряжения или перегреться от долгого подключения к электросети и не в том, что деградирует от постоянного подзаряда батарейка, а в расходах на электроэнергию?
В этом безусловно есть свой резон. Но насколько он оправдан? Давайте посмотрим под микроскопом, вооружившись калькулятором и амперметром.
Сколько электричества потребляет смартфон при подключении к розетке?
Итак, считается, что зарядка, подключенная к сети, которая ничего не заряжает, потребляет электроэнергию, за которую необходимо платить.
Вот какой эксперимент поставил в США один энтузиаст:
Давайте начнем с основ. Как вы помните из курса физики в средней школе, потребляемая электроэнергия рассчитывается в единицах измерения киловатт / час кВтч.
Мощность оценивается в киловатт-часах (кВт ч, или 1000 Вт), что составляет 3,6 миллиона джоулей энергии. Устройство мощностью 1000 Вт, работающее в течение одного часа, будет потреблять 1 кВт ч, в то время как устройство мощностью 100 Вт будет потреблять 1 кВт ч.
Затем исследователем был взял iPhone (зарядное устройство мощностью 5 Вт, которое поставляется с iPhone 11) и оставлен подключенным к розетке на несколько дней. Стоит отметить, что зарядное устройство для смартфона будет потребляет энергию, даже когда оно не заряжает телефон.
Но сколько энергии потребило устройство?
Процитируем технического эксперта (кстати, о его эксперименте можно прочитать в оригинальном материале здесь: www.zdnet.com ):
То есть зарядник мобильного потребляет микроскопическое количество электроэнергии, в пересчете на деньги годовой расход нивелируется чуть менее чем полностью.
Поэтому, в этом плане отключать смартфон не нужно. Тем более, что есть «умные» розетки. Пару слов о них:
Одно из современных решений — «умная» розетка. Вы можете регулировать ее работу сами — со своего мобильника. Уходя из дома на целый день, отключите все лишнее. А вернувшись, снова включите. Вы точно знаете, что в ваше отсутствие работает только самое необходимое.
Подключение к смарт-розетке зарядника вашего мобильного телефона — отличное решение, способное снять все страхи и мифы, связанные с его эксплуатацией.
Сколько денег мы тратим на зарядку смартфонов, планшетов и другой электроники?
Если вы активный пользователь смартфона, планшета, смарт-часов и прочей мобильной электроники, то наверняка часто заряжаете свои устройства и, возможно, задумывались, во сколько вам обходится их содержание. Давайте посчитаем, много ли денег на это уходит.
Посчитать стоимость зарядки устройства довольно просто — достаточно знать ёмкость его аккумулятора. Производитель обычно указывает это значение в миллиампер-часах, но этот показатель ни о чём не говорит без напряжения. Реальное «количество» электроэнегрии, за которое вам выставляет счёт энергоснабжающая компания, исчисляется в киловатт-часах (тысяче ватт-часов). Для того, чтобы высчитать ватт-час в аккумуляторе, нужно умножить ампер-час на вольты. Ампер-час — тысяча миллиампер-часов.
В разных регионах России стоимость киловатт-часа разная, она может варьироваться от 2 рублей и выше, а самые низкие расценки — в домах, оборудованных электроплитами вместо газовых. На некоторых аккумуляторах ёмкость указана именно в ватт часах, но даже если это не сделано, её можно высчитать, умножив ёмкость в миллиампер-часах на исходящее напряжение в вольтах. К примеру, если в смартфон установлен аккумулятор на 3200 мАч и он выдаёт напряжение 3,8 вольта, то для его зарядки без учёта потерь потребуется 12,16 ватт-часа (или 0,01216 киловатт-часа). Умножьте это число на стоимость киловатт-часа, и вы получите стоимость одной зарядки. Если ваш тариф 4 рубля за за кВт⋅ч, то каждая зарядка такого смартфона обходится вам чуть дешевле 5 копеек. Если заряжать смартфон ежедневно, в год на него вы потратите чуть больше 18 рублей.
Ту же формулу можно применять ко всем остальным устройствам:
Ёмкость в ампер-часах умножить на исходящее напряжение аккумулятора, разделить на тысячу и умножить на тариф за один киловатт-час.
Ёмкость в в ватт-часах разделить на тысячу и умножить на тариф за один киловатт-час.
Для примера рассчитаем стоимость зарядки ещё нескольких устройств с тарифом 4 рубля за киловатт-час.
Смарт-часы с аккумулятором 1,1 ватт-часа (320 мАч или 0,32 Ач при напряжении 3,8 вольта): 1,1 / 1000 X 4 = 0,44 копейки за каждую зарядку.
Мини-планшет с аккумулятором 18 ватт-часов (4830 мАч или 4,84 Ач при напряжении 3,7 вольта): 18 / 1000 X 4 = 7,2 копейки за каждую зарядку.
Большой планшет с аккумулятором 32,4 ватт-часа (4500 мАч с напряжением 7,4 вольта): 32,4 / 1000 X 4 = 13 копеек за каждую зарядку.
Ноутбук с батареей 45 ватт-часов: 45 / 1000 X 4 = 18 копеек за каждую зарядку.
Если вы будете ежедневно заряжать все эти устройства (смартфон, смарт-часы, два планшета и ноутбук), то за год ваши расходы составят меньше 200 рублей.
В этих расчётах не учитывались потери в проводах и зарядном устройстве — но наверняка они нивелируются тем, что пользователи чаще всего подключают заряжаться не полностью разряженное устройство, а также тем, что со временем ёмкость аккумулятора любого устройства снижается.
Измеряем потребление батарейки на мобильных устройствах. Эксперимент в Яндексе
В наши дни можно утверждать, что телефон перестал быть устройством только для звонков. Он позволяет нам оплачивать покупки, находить правильную дорогу, вызывать такси. Ситуация, в которой у вас садится батарейка, становится одной из самых стрессовых. Остаться ночью на незнакомой улице без телефона довольно неприятно. При этом расход батарейки растет во многом как следствие расширения возможностей.
Производители как железа, так и софта, стараются решить эту проблему. Для Яндекса она тоже актуальна, потому что наши сервисы — это то, что должно быть под рукой у человека в любой момент. Мы по-разному над этим работаем и в рамках эксперимента создали устройство для измерения тока, который потребляется телефоном с батарейки. Теперь мы умеем мерить мгновенные значения тока с батарейки телефона (Nexus, iPhone и др.) в миллиамперах 500 раз в секунду, сохранять эту метрику на диск и считать по ней среднее потребление.
Под катом я расскажу, как у нас это получилось. Будет много фото железок, но заранее прошу прощения за качество — снимки сделаны в боевых условиях.
С самого начала у нас была какая-то тактика
Несколько месяцев назад, когда мы начинали прикручивать нагрузочное тестирование телефонов к Яндекс.Танку (это наш opensource инструмент для тестирования производительности), мы столкнулись с тем, что одну из самых важных метрик — потребление тока с батарейки — мы не можем замерить достоверно, а на некоторых телефонах не можем замерить вообще. Например, вот как выглядит график потребления тока на iPhone, полученный стандартными средствами от Apple:
Все три запуска теста значение потребления вообще не изменялось и было равно 1/20. Удивляет использованная единица измерения — 1/20 означает, что если телефон дальше будет работать с тем же энергопотреблением, то сядет он за 20 часов. То есть, метрика получается очень неточная и не очень интерпретируемая. Кроме того, цифры в сыром виде получить нельзя, только разве что скриншот сделать и приложить его к тикету.
С Android девайсами ситуация выглядит лучше, но все равно далека от идеала. Ток замерять можно, читая из /proc/… циферку, но лучше не делать это слишком часто — опросом значения можно просадить производительность телефона и испортить тесты. На разных девайсах циферка находится в разных местах файловой системы. На части Android телефонов вообще отсутствует железка, измеряющая ток, поэтому на них не получится программными средствами снимать потребление. На Nexus, которые мы взяли как reference, значение в /proc меняется раз в 20 секунд.
Существует еще проект BattOr, по описанию это примерно то, что мы хотим. Сам я не пробовал связаться с авторами, но коллеги говорят, что команду купил Google и с тех пор от них ничего не слышно и на почту они не отвечают. Совпадение? =)
Для начала, в качестве proof-of-concept, мы собрали схему с шунтом, аналогичную представленной в этой статье. Ток мы измеряли в разрыве провода USB. Поскольку значение силы тока ожидалось небольшое, до 500 мА, пришлось усиливать напряжение с помощью инструментального усилителя, а не снимать его напрямую с шунта ардуинкой.
После еще некоторых танцев с бубном нам удалось получить на экране ноутбука график потребления телефоном тока с USB. Тут мы поняли, что таких измерений нам не хватает — мы мерим не ток с батарейки, а ток с USB, телефон запасает энергию в батарейке, и мы не можем сопоставить график потребления тока с тем, что происходит на телефоне. Решили, что нужно вытаскивать батарейку из телефона и использовать вместо нее внешнее питание, а USB во время тестов вообще не втыкать.
Электроника работает на белом дыме
Как известно, все, чему нас учили на уроках физики и электротехники, — ложь, никаких электронов не существует, а устройства работают на белом дыме. И если этот белый дым выходит, то устройство работать перестает. В очередном эксперименте белый дым вышел из Arduino и мы ее потеряли. Оказалось, что между “0” на входе нашего блока питания и “-“ на его выходе — 88 вольт переменного напряжения. После еще нескольких экспериментов с разными БП мы поняли, что не все они одинаково хороши, но есть такие, которые нам подходят. И мы стали использовать эти подходящие. Также мы решили больше не использовать схему с шунтом и инструментальным усилителем и вместо этого взять готовый модуль измерения тока к Arduino на базе MAX471, которая по сути то же самое, только в виде микросхемы. Еще мы рассматривали вариант на базе датчика Холла (ACS712), но, изучив документацию на этот чип, увидели, что он сильно шумит и решили даже не пробовать.
Для того, чтобы питать современный телефон не от встроенной батареи, а от внешнего источника, мало его разобрать и вытащить батарею — уж слишком умны современные батареи. Поэтому мы вытаскиваем из батареи контроллер и подключаемся уже к нему.
Чтобы вернуть модифицированный таким образом iPhone (или другое устройство) в собранное состояние, мы сверлим корпус и выводим два проводка.
Вот такая коробочка у нас получилась в результате. Правда, в метро ее лучше не возить, телефон, провода, вот это все… могут не понять =)
Что нам это дает
Мы уже начали внедрять тестирование наших приложений на энергопотребление, так что ждите улучшений в этой области. Процитирую коллег, которые пользуются нашей коробочкой.
Для получения релевантного результата теста при прямых замерах батарейки этим устройством достаточно пяти минут. Если же замерять «как раньше», то есть смотреть на скорость уменьшения % заряда батареи — то требуется 6-8 часов, плюс не забывайте про человеческий фактор. То есть, время теста сократили с 8 часов до 5 минут: почти в 100 раз.
Текущий разброс результатов замера ± 15%. Это не идеал и надо погрешность уменьшать. Однако, теперь доверие к результату повысилось за счёт исключения человеческого фактора и существенно меньшего времени на 1 замер. Достаточно выполнить за полдня много-много замеров и отсечь результаты, пострадавшие от внезапных всплесков непонятной активности на телефоне.
Стало возможным кросс-платформенное, и кросс-девайсное сравнение значений. Единица измерения — mA, а не «скорость уменьшения процентов заряда», которая зависит от платформы, объёма батареи, «свежести» батареи, не говоря уже про запущенные процессы… Сравнить только mA при одном и том же запущенном Я.Сервисе на Andoird и на iOS — нельзя. Надо добавить поправочный коэффициент — сколько жрёт каждая платформа, без Я.Сервиса. Но, это опять-таки вопрос на пол дня замеров (и это с кофе-поболтать).
Пара слов про софт
Чтобы собирать данные от Arduino (а она просто 500 раз в секунду шлет их по USB), мы написали простенькую читалку. На Python возникли проблемы с повторным открытием устройства на чтение — во второй раз данные уже не читались. Мы не стали разбираться и просто переписали то же самое на Golang — после этого все заработало.
Если вам интересны исходники читалки, прошивка и код для обработки данных — могу поделиться, пишите в личку.
Сколько электроэнергии расходуют зарядные устройства
Потребление зарядников зависит от:
Расчёты потребления для телефонного зарядника
Давайте возьмём зарядник выходными характеристиками(OUT-OUTPUT) 5 В и 1 А.
Для того что бы определить потребляемую мощность, нужно: P = U(напряжение) * I(ток) = 5 * 1 = 5 Вт/ в час.
Допустим что вы заряжаете телефон по 4 часа в день: 5(потребление в час) * 4(кол-во часов работы) = 20 Вт(0,02 кВт/ в день).
Расход электричества в месяц: 30(дней работы) * 20(потребление в день) = 600 Вт/ в месяц(0,6 кВт).
Сумма оплаты за электроэнергию потраченную зарядника: 0,6 * 3,5р(например, тариф за 1 кВт/час, в каждой области, районе, городе и деревне разные тарифы) = 2,1 руб.
Расчёты потребления для автомобильного зарядника аккумуляторов
Для расчётов вам нужно будет знать напряжение(жёлтые стрелки) и ток(синяя стрелка) которым вы заряжает свой аккумулятор(напряжение может быть 12-24 В). Сами расчёты аналогичны, поэтому при известных данных подставьте их в формулы расположенные выше. Только не нужно будет учитывать расходы на каждый день, т.к. вы будете заряжать автомобильный аккумулятор 1 раз в месяц, а может быть и реже.
Как правильно выбирать
Выбор телефонного зарядника:
Выбор автомобильного зарядника:
Сколько денег мы тратим в год на зарядку своего смартфона
С каждым годом мобильный телефон меняется не только по внешности, но и его функциональными возможностями. Зарядное устройство тоже стало меняться, раньше это были громоздкие заряжающие устройства, имеющие трансформатор. А в современное время это компактные приспособления, но без трансформатора.
Сколько электроэнергии берет гаджет при зарядке.
Гаджет при зарядке потребляет электроэнергии ничуть не меньше, чем работа обычного утюга. По официальным данным эта цифра составляет 20-50 ватт, но этого аккумулятора хватает около 5 часов, если не 2. По словам многих пользователей, во время зарядки уходит 5 ватт/час. Даже когда телефон добрался до отметки 100 %, все равно продолжается активное потребление энергии. Зарядное устройство холостую тратит 0,3 ватт/час. А если взять дешёвую зарядку, а не оригинал, то техника будет очень прожорливой. Точно никто не знает, сколько будет брать электроэнергии некачественное зарядной устройство, но точно не меньше.
Стоимость одной зарядки
Не каждому приходит в голову, сколько приходится платить, чтобы один раз зарядить свой смартфон. В среднем уходит 3 копейки, чтобы заряжаться целый час. Но учитывая, что уровнь заряда до полной отметки доходит в течение 3-х часов, то платить за одну зарядку нужно примерно 9 копеек, а планшет потребляет в 2 раза больше. Но некачественное устройство может потребить в 2,5 раза больше, так как нем нет защиты от возгорания, то может привести к перенапряжению.
За год стоимость зарядки выходит примерно 150-200 рублей, если постоянно пользоваться зарядным устройством, то получается еще больше денег за коммунальные услуги. Тратится около 40 кВт в год, это только за мобильный телефон. А бракованный вариант примерно 50 кВт в год.
Как точно подсчитать стоимость зарядки конкретного гаджета
Нельзя быть уверенным, что можно с хирургической точностью подсчитать стоимость зарядки определенного телефона. Но это плюс-минус 5 рублей от правильного расчета. Для начала необходимо найти информацию о мощности аккумулятора определенного мобильника, узнать время зарядки до 100 % и умножить на стоимость одного кВт.
Владельцу смартфона стоит сразу отключать устройство от розетки, ведь любая техника даже в выключенном состоянии потребляет электроэнергию. Из-за большого количества пользователей, использующих новейшие гаджеты, тратится около 100 млн кВт/год.