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Raspberry Pi 4 Stromverbrauch gemessen: So viel Stromkosten verursacht der Pi

Spätestens wenn man den Raspberry Pi im Dauerbetrieb nutzen möchte, wird man sich die Frage stellen: Wie viel Strom verbraucht der Einplatinencomputer? Mit welchen Mehrkosten muss ich rechnen? Im folgenden Artikel messen wir den Stromverbrauch des Raspberry Pi 4 bei verschiedenen Aufgaben und kalkulieren sowohl den Stromverbrauch als auch die dadurch voraussichtlich entstehenden Mehrkosten.

Messmethode & Rahmenbedingungen

Um möglichst realistische Ergebnisse zu erzielen, verzichten wir auf eine bloße Hochrechnung/Schätzung. Stattdessen wird der tatsächlich verbrauchte Strom mit einem Voltcraft Energy Check 3000 Energiekostenmessgerät an der Steckdose durchgeführt. Es besitzt eine Toleranz von +- 2% und liefert uns realistische Werte aus der Praxis.

Rahmenbedingungen der Messung:

  • Raspberry Pi 4 B mit 4 GB Arbeitsspeicher
  • Als Stromquelle dient das offizielle Raspberry Pi Netzteil (andere Netzteile haben möglicherweise einen geringeren Wirkungsgrad und verbrauchen dadurch mehr Strom)
  • Keinerlei zusätzlich angeschlossene Geräte (außer für einzelne Messungen, wie entsprechend angegeben)
  • Software: Frische Raspberry Pi OS Standard-Installation mit nachinstalliertem Chromium-Browser und dem stress CLI Tool
  • Vor jedem Test wurde der Pi komplett neu gestartet

WLAN und Bluetooth wurden über folgende Overlay-Flags in /boot/config.txt deaktiviert, sofern in der Messung angegeben:

dtoverlay=pi3-disable-wifi
dtoverlay=pi3-disable-bt

Messungen

#1 Leerlauf

Alle Messungen ohne Bildschirm, ohne WLAN und ohne Tastatur/Maus – es sei denn, es wurde bei der Messung angegeben.

Netzwerkverbindung nur per Ethernet: Ca. 1,5 W

Netzwerkverbindung nur per Ethernet – Bluetooth aktiv: Ca. 1,6 W

Netzwerkverbindung nur per WLAN: Ca. 1,9 W

Netzwerkverbindung nur per Ethernet, mit externer 2,5″ USB-Festplatte
Leerlauf: Ca. 3,2 – 4 W
Beim schreiben: Ca. 6-7 W

Getestet wurde das Schreiben mit folgenden Parametern:

sync; time dd if=/dev/zero of=./test.tmp bs=500K count=1024; time sync

#2 Künstlicher CPU-Stresstest mit „stress“

Für alle Stresstests wurden WLAN- und Bluetooth deaktiviert, die Netzwerkverbindung erfolgte über das Ethernet-Kabel. Da beide Verbindungen den Stromverbrauch nur sehr wenig erhöhen (Bluetooth um ~0,1 Watt und WLAN zusätzlich ~0,2W), habe ich an dieser Stelle auf eine Differenzierung verzichtet. Wir setzen den Fokus daher auf die Messung mit der Ethernet-Schnittstelle.

25% Gesamtauslastung durch Vollauslastung von 1 Kern (stress -c 1): 2,3 W

50% Gesamtauslastung durch Vollauslastung von 2 Kernen (stress -c 2): 2,7 W

75% Gesamtauslastung durch Vollauslastung von 3 Kernen (stress -c 3): 3,3 W

100% Gesamtauslastung durch Vollauslastung von 4 Kernen (stress -c 4): 4,0 W

Um eine Drosselung zu verhindern, wurde der Pi mit passiven Kühlkörpern ausgestattet. Selbst beim letzten Test mit 100% Auslastung lag die höchste gemessene Temperatur bei rund 64°C – und damit unter der Grenze von 80 °C, ab der die Drosselung das Gerät vor Überhitzung schützt. Mit vcgencmd get_throttled konnte geprüft werden, dass tatsächlich keine Drosselung stattfindet.

#3 Alltagstest: Videos anschauen

Hierzu wurde an den Raspberry Pi ein Bildschirm zusammen mit einem USB-Stick (ca. 0,1 W Mehrverbrauch) für ein Kombigerät mit Tastatur und Maus angeschlossen. Der Pi wird per Ethernet mit dem Netz verbunden, WLAN und Bluetooth sind abgeschaltet. Frisch nach dem Start ohne gestartete Programme verbraucht der Pi 2,0 Watt.

Für den Video-Test wird der Chromium-Browser in Version 88 gestartet und YouTube geöffnet. Es handelt sich um einen Vanilla Chromium, ohne Erweiterungen – auch ohne Werbeblocker. Beim Abspielen des Videos in Full-HD (1080p) liegt der Stromverbrauch zwischen 2,6 und 3,7 Watt.

Reduzieren wir die Auflösung auf lediglich HD (720p), reduziert sich der Stromverbrauch minimalst, jedoch kaum messbar. Wichtiger als die Auflösung scheint der Inhalt des Bildes zu sein: Actionszenen in HD verbrauchen etwas mehr Strom als eine ruhigere Dokumentation in 1080p. Allerdings sind das geringe Unterschiede, die sich finanziell auf das Jahr gerechnet nicht bemerkbar machen.

Grob können wir bei der Filmwiedergabe also mit 3-4 Watt rechnen, was ein vergleichsweise niedriger Wert ist. Zum Vergleich: Der angeschlossene Samsung LS27F350FHUXEN Bildschirm mit 27 Zoll Diagonale (aus dem Jahre 2016, Energieffizienzklasse A) verbraucht ca 26-27 Watt. Recht konstant, unabhängig davon ob z.B. der leere Desktop oder ein Film angeschaut wird. Gehen wir von den höchsten Werten aus, würde das Anschauen eines Filmes mit diesem Bildschirm und dem Pi insgesamt etwa 31 Watt verbrauchen. Die größten Stromfresser sind gerade beim Filme schauen oft die Bildschirme. Gerade Fernsehgeräte kommen locker auf das 4-Fache. Abhängig von Alter und Größe auch deutlich mehr.

Wie viel kostet mich der Raspberry Pi hinsichtlich des Strombedarfes?

Auf Grundlage der obigen Messungen kann nun berechnet werden, welche Kosten man im Betrieb zu erwarten hat. Hierzu verwenden wir einen durchschnittlichen Strompreis von 0,31€ pro Kilowattstunde. Dies ist ein Mittelpreis von stromauskunft.de, berechnet aus dem derzeit günstigsten Anbieter für einen Einzel- und Zweipersonen-Haushalt.

Natürlich kann der Preis je nach Ort, Anbieter und Wohnsituation variieren. Da der Raspberry Pi jedoch nicht viel Strom verbraucht, fällt selbst ein um 10 Cent teurer Strompreis im Dauerbetrieb nur mit 2€ Mehrkosten pro Jahr ins Gewicht. Hierbei geht es auch nicht um eine auf den Cent genaue Abrechnung, sondern um eine erste Einschätzung – beispielsweise auf die Frage, mit welchen ungefähren Mehrkosten beim 24/7 Betrieb zu rechnen ist.

Teilbetrieb (z.B. als Computer oder Multimedia-System), ohne Dauerbetrieb

Als Mittelwert nutzen wir hier 3,2 W. Beispielszenarien wären das Schauen von Filme, E-Mail schreiben, im Internet surfen und ähnliche Tätigkeiten.

2h/Tag Nutzung8h/Tag Nutzung
Monatliche Kosten0,06 €0,24 €
Jährliche Kosten0,72 €2,90€

Verglichen mit anderen Geräten ist der Stromverbrauch sehr niedrig. Selbst bei der Nutzung als Arbeitsgerät mit 8h jeden Tag (Sonn- und Feiertage nicht ausgeschlossen) fallen nicht einmal drei Euro an Stromkosten im Jahr an. Natürlich muss man hier im gesamten auch noch mindestens einen Bildschirm dazu rechnen. In Summe kommt man ungefähr auf den Verbrauch eines Laptops. Verglichen mit einem vollwertigen Desktop-Computer lässt sich einiges Sparen – Vorausgesetzt, die Leistung des Pi reicht einem aus.

24/7 Betrieb

Durch seinen geringen Stromverbrauch ist der Pi als Mini-Server interessant. Schauen wir uns an, was hier für Kosten im Leerlauf, unter Vollast (dies entspricht ungefähr dem Verbrauch eines Pi im Leerlauf mit externer angeschlossener 2,5″ HDD) sowie beim Schreiben von Daten mit dd (erzeugt dabei ca 25-35% CPU-Last) an. Hierzu rechnen wir mit dem oben erwähnten Mittelwert von 31 Cent pro Kilowattstunde.

Pi im LeerlaufVollast Pi (entspricht Pi + HDD im Leerlauf)Pi + HDD schreibend (mit dd)
Gemessener Verbrauch1,90 W4,0 W7,0 W
24/7 Betrieb monatlich0,42 €0,89 €1,56 €
24/7 Betrieb jährlich5,09 €10,71 €18,75 €

Da der Verbrauch je nach Nutzung deutlich variiert, lässt sich hier keine allgemeingültige Zahl nennen. Wer den Pi ohne zusätzliche Festplatten betreibt, wird sich im Bereich von 5 bis rund 11€ im Jahr bewegen. Mit einer Festplatte kommen ein paar Euro oben drauf – wobei es hier noch differenzierter zu Betrachten ist: Die meiste Zeit wird die Festplatte nicht schreiben. Dazu gibt es den Standby-Modus, wodurch sich der Energieverbrauch fast auf null reduziert. Aktiviert man diese Optionen, wird man schätzungsweise bei unter 15€ pro Jahr landen.

Fazit: Sparsamer Mini-Computer

Der exakte Verbrauch hängt – wie immer – vom konkreten Nutzungsszenario ab. Allerdings ist klar: Der Raspberry Pi ist ein sehr sparsamer Mini-Computer. Wer ihn für vergleichsweise wenig aufwändige Tätigkeiten wie das betreiben eines kleinen Blogs verwendet, muss nicht einmal 10€ an Stromkosten für ein gesamtes Jahr ausgeben.

Selbst mit einer angeschlossenen Festplatte steigt dies nur marginal. Damit eignet sich der Pi als sparsamer Mini-Server, um beispielsweise einen Dateiserver oder gleich eine private Cloud bereitzustellen. Eine Schock auf der Stromrechnung wie bei einem gropen Server (vor allem Rack-Servern) schnell passiert, ist beim Pi daher keineswegs zu befürchten.

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