Messprotokoll für den Stromverbrauch

„Ungefähr 60 Watt“ kann jeder hinschreiben. Schwierig wird es, wenn der Nächste, der misst, dieselben 60 Watt herausbekommen soll.

Kurz gesagt

Ein Messprotokoll ist ein schriftliches Rezept: Konfiguration einfrieren, jeden Betriebszustand einzeln messen, den Lauf wiederholen und alle Einstellungen neben die Zahlen schreiben. Dieses hier ist absichtlich schlank gehalten. Es übernimmt Ideen aus etablierten Testmethoden (SERT von SPEC und ENERGY STAR), ist aber kein zertifiziertes Ergebnis einer von beiden.

So funktioniert’s

1. Konfiguration einfrieren. Schreib vor der ersten Messung Hardware, Firmware, Betriebssystem, Energieprofil, aktive Netzteile, Netzwerk und angeschlossene Geräte auf. Dasselbe verlangt SPEC von Prüfern, die das Server-Effizienzwerkzeug SERT einsetzen: Jede Abweichung von der Standardkonfiguration muss so dokumentiert sein, dass ein Dritter sie nachbauen kann, und während eines Messlaufs darf niemand eingreifen.
2. Aufbau festhalten. Notiere Messgerät, Messgrenze (siehe den Artikel zur Messgrenze), Eingangsspannung und Raumtemperatur. Laut SPEC wirkt die Temperatur oft deutlich und nicht linear auf die Leistungsaufnahme. Die Gültigkeitsprüfungen von SERT verlangen deshalb eine Netzspannung innerhalb von 5 % um den Normwert und eine Temperatur von mindestens 20 °C. Ein privates Protokoll muss diese Grenzen nicht erzwingen, sollte aber festhalten, wie die Werte waren.
3. Aufwärmen, dann messen. SERT beginnt mit einer Aufwärmphase. In jedem Messintervall liegt außerdem ein Vorlauf, in dem das System einen stabilen Zustand erreichen soll, und nur die Aufzeichnungsphase fließt ins Ergebnis ein. Mach es genauso: Warte, bis sich die Werte beruhigt haben, bevor du die Uhr startest.
4. Ein Zustand nach dem anderen. Die ENERGY-STAR-Prüfmethode für Computer misst Sleep, Long Idle, Short Idle und Off Mode getrennt. Ihr Final Draft vom November 2024 begrenzte außerdem, wie lange nach der letzten Eingabe gewartet werden darf, bis die Messung beginnt: 5 Minuten bei Short Idle, 20 Minuten bei Long Idle. Die endgültige Fassung vom Januar 2025 enthält diese Obergrenze im Abschnitt zur Testdurchführung nicht mehr; sie übergibt die Messungen an die internationale Norm IEC 62623 (Ausgabe 2.0, 2022), die wir nicht gelesen haben. Die endgültigen Kriterien definieren die beiden Leerlaufzustände über die Zeit nach dem Start, nach einer Last oder nach dem Ruhezustand: 5 Minuten für Short Idle, 15 Minuten für Long Idle. Das sind Definitionen, nicht die Wartegrenzen des Entwurfs. Die Zahlen 5 und 20 Minuten sind deshalb eine Regel aus dem Entwurf, keine aktuelle Vorgabe. Auch SERT hält den Leerlauf getrennt. Dessen Idle-Workload lässt das System arbeitsbereit, aber untätig und liefert keine Leistungszahl. Dieses Protokoll kennt vier Zustände: aus oder Standby, beruhigter Leerlauf, ein repräsentativer eigener Workload und optional eine kontrollierte Last.
5. Jeden Zustand gleich zusammenfassen. Nenne Dauer, Minimum, Median, Maximum und Zahl der Läufe. Die Rohwerte bleiben neben der Zusammenfassung stehen.
6. Wiederholen. SPEC verweist auf eine Untersuchung der Schwankung zwischen SERT-Läufen: von 0,7 % (0,1 W auf dem getesteten System) beim Idle-Worklet bis 4,0 % (1,32 W). Ein Lauf ist eine Stichprobe, nicht die Wahrheit.
7. Das Ergebnis nicht überdehnen. SPEC hält fest, dass man die mit dem Werkzeug gemessene Wechselstromleistung nicht für andere Anwendungen auf derselben Hardware übernehmen soll. Sag, welchen Workload du gefahren hast, und nenn deine Zahlen nicht SERT- oder ENERGY-STAR-Ergebnis.

In der Praxis

Fünf angenommene Messwerte aus einem Zustand, in Watt: 121,0, 121,4, 120,8, 121,2 und 148,9. Beim letzten Wert ist ein Hintergrundjob angesprungen.

Minimum    120,8 W
Median     121,2 W
Maximum    148,9 W
Mittelwert 126,7 W   (126,66 W)

Der Mittelwert wird vom einen Ausreißer nach oben gezogen, der Median nicht. Deshalb verlangt das Protokoll Minimum, Median und Maximum samt einer Notiz, was passiert ist. Der Kopf eines Protokollblatts kann so kurz sein:

Konfiguration:  Modell, CPU, Arbeitsspeicher, Laufwerke, Zahl der Netzteile,
                Firmwarestand, Betriebssystem, Energieprofil
Aufbau:         Messgerät und Bereich, Messgrenze, Eingangsspannung, Raumtemperatur
Zustand:        aus | beruhigter Leerlauf | eigener Workload | kontrollierte Last
Zeiten:         Aufwärmzeit, Aufzeichnungsdauer, Zahl der Läufe
Ergebnis:       Minimum / Median / Maximum
Abweichungen:   alles, was vom Plan abwich

Die fünf Werte sind zur Veranschaulichung ausgedacht, keine Messungen. Zur Herkunft: Wir haben das Protokoll zuerst für HomelabWatt geschrieben, ein Werkzeugprojekt, das wir nicht weiterverfolgen. Das Verfahren hängt nicht daran.

Die Tabelle führen: eine Datei, nur anhängen

Das Protokoll ist so nützlich wie die Datei, in der es landet. Führe eine Tabelle je Maschine (eine CSV im Repository reicht) mit einer Zeile je Zustand und Lauf, und ändere alte Zeilen nie: Ein korrigierter Wert bekommt eine neue Zeile mit Vermerk, damit die Geschichte lesbar bleibt. Spalten, die sich bewährt haben: Datum, Zustand, Konfigurations-ID (ein kurzes Kürzel, das auf den eingefrorenen Konfigurationsblock zeigt), Messgerät, Messgrenze, Eingangsspannung, Raumtemperatur, Aufwärm- und Aufzeichnungsminuten, Läufe, Minimum, Median, Maximum, Abweichungen. Wenn zwei Zeilen für denselben Zustand und dieselbe Konfiguration um mehr als die angegebene Unsicherheit des Messgeräts auseinanderliegen, hat sich etwas geändert, das du nicht aufgeschrieben hast. Finde es, bevor du einer der beiden Zeilen traust.

Fremde Zahlen lesen

Bevor du dein Ergebnis mit einem Wert aus einem Forum oder von einer Herstellerseite vergleichst, stell ihm die Fragen des Protokolls: Welche Messgrenze, welcher Zustand, welches Energieprofil, wie lange, wie viele Läufe, welches Messgerät? Eine Zahl, die mindestens Messgrenze und Zustand nicht beantworten kann, ist mit deiner nicht vergleichbar, so genau sie auch aussieht. Genau deshalb veröffentlichen wir eigene Werte nur mit dem Kopfblock von oben.

Was das Protokoll nicht leistet

Es ersetzt kein kalibriertes Labor und keine Zertifizierung, und es macht ein ungeeignetes Messgerät nicht genauer. Es sorgt nur dafür, dass zwei Menschen mit demselben Gerät und derselben Maschine zu Zahlen kommen, die sich vergleichen lassen. Für ein Homelab ist das die Latte, die zählt.

Prüfliste

• Friere die Konfiguration ein und schreib sie auf, bevor du startest. Ändere während eines Laufs nichts.
• Halte Messgerät, Messgrenze, Eingangsspannung und Raumtemperatur fest.
• Warte bei jedem Zustand, bis sich die Werte beruhigt haben, bevor du aufzeichnest.
• Miss jeden Zustand für sich und gib ihm einen Namen.
• Gib für jeden Zustand Minimum, Median und Maximum an, nicht nur einen Durchschnitt.
• Wiederhole jeden Zustand mindestens einmal oder kennzeichne das Ergebnis klar als Einzelmessung.
• Schreib jede Abweichung und jeden bemerkten Hintergrundjob auf.
• Nenne den gefahrenen Workload und beanspruche keine Zertifizierung, die du nicht hast.
• Führe je Maschine eine Tabelle, an die du nur anhängst, und geh Zeilen nach, die um mehr als die Unsicherheit des Messgeräts abweichen.