Резервное питание , также называемое вампирским питанием [1] , вампирским потреблением , фантомной нагрузкой , призрачной нагрузкой или утечкой электричества, относится к тому, как электронные и электрические приборы потребляют электроэнергию . В то же время они выключены (но предназначены для потребления некоторой мощности) или находятся в режиме ожидания . Это происходит только потому, что некоторые устройства заявляют, что они «выключены» на электронном интерфейсе, но находятся в другом состоянии. Выключение вилки или отсоединение ее от розетки может полностью решить проблему резервного питания. Выключение розетки достаточно эффективно; нет необходимости отсоединять все устройства от розетки. Некоторые такие устройства предлагают пользователю пульты дистанционного управления и функции цифровых часов .
Напротив, другие устройства, такие как адаптеры питания для отключенных электронных устройств, потребляют энергию, не предоставляя никаких функций (иногда это называется питанием без нагрузки ). Все вышеперечисленные примеры, такие как пульт дистанционного управления, функции цифровых часов и — в случае адаптеров — питание без нагрузки, можно отключить, просто выключив розетку. Однако для некоторых устройств со встроенной внутренней батареей, таких как телефон, функции режима ожидания можно остановить, извлекая батарею.
В прошлом резервная мощность в основном не была проблемой для пользователей, поставщиков электроэнергии, производителей и государственных регулирующих органов. В первом десятилетии двадцать первого века осознание проблемы возросло, став важным для всех сторон. До середины десятилетия резервная мощность часто составляла несколько ватт или десятков ватт на прибор. К 2010 году в большинстве развитых стран были введены правила, ограничивающие резервную мощность проданных устройств одним ваттом (и половиной с 2013 года).
Резервная мощность — это электрическая мощность, используемая приборами и оборудованием, когда они выключены или не выполняют свою основную функцию, часто ожидая активации с помощью пульта дистанционного управления . Эта мощность потребляется внутренними или внешними источниками питания, приемниками дистанционного управления, текстовыми или световыми дисплеями и цепями, включенными при подключении устройства к сети, даже если оно выключено. [2]
Хотя это определение неадекватно для технических целей, формального определения не существует; международный комитет по стандартам разрабатывает определение и процедуру испытаний. [2]
Термин часто используется в более широком смысле для любого устройства, которое должно постоянно потреблять небольшое количество энергии, даже когда не активно; например, автоответчик должен быть доступен в любое время для приема звонков, и отключение для экономии энергии не является вариантом. Другими примерами являются таймеры, термостаты с питанием и т. п. Источник бесперебойного питания может считаться тратящим энергию в режиме ожидания только тогда, когда компьютер, который он защищает, выключен. Правильное отключение питания в режиме ожидания в худшем случае неудобно; полное отключение питания, например, автоответчика, не обрабатывающего вызов, делает его бесполезным.
Энергия в режиме ожидания часто потребляется с определенной целью, хотя в прошлом прилагалось мало усилий для минимизации потребляемой энергии.
Недостатки резервного питания в основном связаны с потребляемой энергией (каждый ватт непрерывного резервного питания потребляет около 9 кВт·ч электроэнергии в год.) и ее стоимостью. Устройства часто потребляли десять ватт или больше до принятия инициативы одного ватта .
Резервная мощность составляет часть разнообразной электрической нагрузки домов , включая небольшие приборы, системы безопасности и другие небольшие потребления энергии. Министерство энергетики США заявило в 2008 году:
«Многие приборы продолжают потреблять небольшое количество энергии, когда они выключены. Эти «фантомные» нагрузки возникают в большинстве приборов, использующих электричество, таких как видеомагнитофоны, телевизоры, стереосистемы, компьютеры и кухонные приборы. Этого можно избежать, отключив прибор от сети или используя удлинитель и отключив все питание прибора с помощью переключателя на удлинителе». [3]
Потребляемая мощность в режиме ожидания старых устройств может достигать 10–15 Вт на устройство, [4] в то время как современный HD LCD-телевизор может потреблять менее 1 Вт в режиме ожидания. Некоторые приборы не потребляют энергию в выключенном состоянии. Многие страны, принявшие инициативу One Watt Initiative, теперь требуют, чтобы новые устройства потребляли не более 1 Вт с 2010 года и 0,5 Вт с 2013 года.
Хотя мощность, необходимая для таких функций, как дисплеи, индикаторы и функции дистанционного управления, относительно невелика, большое количество таких устройств и их постоянное подключение к сети приводили к тому, что потребление энергии до введения правил в один ватт составляло от 8 до 22 процентов от общего потребления всех приборов в разных странах, или от 32 до 87 Вт. Это составляло около 3–10 процентов от общего потребления в жилых помещениях. [5] В 2004 году на режимы ожидания электронных устройств приходилось 8% всей потребляемой в жилых помещениях Великобритании энергии. [6] Аналогичное исследование во Франции в 2000 году показало, что потребление энергии в режиме ожидания составляло 7% от общего потребления в жилых помещениях. [7]
В 2004 году Калифорнийская энергетическая комиссия подготовила отчет, содержащий типичное энергопотребление в режиме ожидания и эксплуатации для 280 бытовых устройств, включая радионяни и зарядные устройства для зубных щеток. [8]
В 2006 году некоторые электронные приборы, такие как микроволновые печи, ЭЛТ-телевизоры и видеомагнитофоны, потребляли больше энергии в режиме ожидания, чем приборы, произведенные за предыдущие пять лет. [9]
В США среднестатистический дом потреблял в среднем 10 649 кВт·ч электроэнергии в год в 2019 году, что ниже 11 040 кВт·ч в 2008 году. [10] [11] Каждый ватт мощности, потребляемый непрерывно работающим устройством, потребляет около 9 кВт·ч (1 Вт × 365,25 дней/год × 24 часа/день) в год, что составляет чуть меньше одной тысячной годового потребления домохозяйства в США. Отключение устройства, постоянно потребляющего энергию в режиме ожидания, экономит ежегодно 9 кВт·ч на каждый ватт непрерывного потребления (экономия 1 доллара в год по средним тарифам в США [12] ).
Такие устройства, как системы безопасности, пожарная сигнализация и цифровые видеорегистраторы , требуют постоянного питания для правильной работы (хотя в случае электрических таймеров, используемых для отключения других устройств в режиме ожидания, они фактически сокращают общее потребление энергии). Раздел «Сокращение потребления» ниже содержит информацию о сокращении мощности в режиме ожидания.
Существует риск возгорания устройств в режиме ожидания. В частности, сообщалось о возгорании телевизоров в режиме ожидания. [13]
До развития современной полупроводниковой электроники не было редкостью, когда устройства, как правило, телевизионные приемники, загорались, когда они были подключены, но выключены, [14] иногда, когда они были полностью выключены, а не находились в режиме ожидания. Это гораздо менее вероятно с современным оборудованием, но не невозможно. Старое оборудование для отображения на электронно-лучевой трубке (телевизионные и компьютерные дисплеи) имело высокие напряжения и токи и было гораздо более пожароопасным, чем тонкопанельные ЖК-дисплеи и другие дисплеи.
Факторы, способствующие возникновению пожаров, связанных с электричеством, включают в себя:
Инициатива One Watt была запущена МЭА в 1999 году с целью обеспечить посредством международного сотрудничества, чтобы к 2010 году все новые приборы, продаваемые в мире, потребляли только один ватт в режиме ожидания. Это позволило бы сократить выбросы CO2 на 50 миллионов тонн только в странах ОЭСР к 2010 году.
В июле 2001 года президент США Джордж Буш- младший подписал указ , предписывающий федеральным агентствам «приобретать продукцию, потребляющую не более одного ватта в режиме ожидания». [15]
В июле 2007 года вступили в силу стандарты Калифорнии 2005 года для бытовых приборов, ограничивающие резервную мощность внешнего источника питания до 0,5 Вт. [16]
6 января 2010 года вступил в силу Регламент Европейской комиссии (ЕС) № 1275/2008 . Регламент предписывает, что с 6 января 2010 года мощность «выключенного режима» и резервного питания для электрического и электронного бытового и офисного оборудования не должна превышать 1 Вт, а мощность «резервного режима плюс» (предоставление информации или отображение статуса в дополнение к возможной функции повторной активации) не должна превышать 2 Вт. Оборудование должно, где это уместно, находиться в выключенном или резервном режиме, когда оно подключено к основному источнику питания. Эти цифры были уменьшены вдвое 6 января 2013 года. [17]
Следующие типы устройств потребляют электроэнергию в режиме ожидания.
Другие устройства потребляют энергию в режиме ожидания, необходимую для нормального функционирования, которую нельзя сэкономить, выключая их, когда они не используются. Для этих устройств электроэнергию можно сэкономить только путем выбора устройств с минимальным постоянным потреблением энергии:
Потребляемая мощность в режиме ожидания может быть оценена с помощью таблиц мощности в режиме ожидания, используемой типичными устройствами, [18] хотя мощность в режиме ожидания, используемая устройствами одного класса, различается чрезвычайно широко (для ЭЛТ-дисплея мощность в режиме ожидания указана как минимум 1,6 Вт, максимум 74,5 Вт). Общая мощность в режиме ожидания может быть оценена путем измерения общей мощности дома со всеми устройствами в режиме ожидания, а затем отключенными, [18] [19] но этот метод неточен и подвержен большим ошибкам и неопределенностям. [8]
Энергия, тратящаяся в режиме ожидания, должна куда-то уходить; она рассеивается в виде тепла. Температура или воспринимаемое тепло устройства, находящегося в режиме ожидания достаточно долго, чтобы достичь стабильной температуры, дает некоторое представление о трате энергии.
Для большинства бытовых применений ваттметры дают хорошую информацию об использованной энергии и некоторую информацию о потреблении в режиме ожидания.
Для измерения электрической мощности используется ваттметр . Недорогие подключаемые ваттметры, иногда называемые энергомониторами, доступны по цене около 10 долларов США . Некоторые более дорогие модели для домашнего использования имеют выносные дисплеи. В США ваттметры часто можно также взять в аренду у местных органов власти [20] или в местной публичной библиотеке. [21] [22] Хотя точность измерения низкого переменного тока и величин, полученных из него, таких как мощность, часто низкая, эти устройства, тем не менее, указывают на резервную мощность, [23] если они достаточно чувствительны, чтобы ее зарегистрировать. Некоторые домашние мониторы мощности просто указывают значение погрешности, например 0,2%, без указания параметра, подверженного этой погрешности (например, напряжение, легко измеряемое), и без квалификации. [24] Ошибки измерения при низких резервных мощностях, используемых примерно с 2010 года (т. е. менее нескольких ватт), могут составлять очень большой процент от фактического значения — точность низкая. [23] Модификация таких счетчиков для считывания резервной мощности была подробно описана и обсуждена (с осциллограммами и измерениями осциллографа ). [25] По сути, шунтирующий резистор счетчика , используемый для генерации напряжения, пропорционального току нагрузки, заменяется на резистор, значение которого обычно в 100 раз больше, с защитными диодами. Показания модифицированного счетчика должны быть умножены на коэффициент сопротивления (например, 100), а максимальная измеряемая мощность уменьшается на тот же коэффициент.
Профессиональное оборудование, способное (но не предназначенное специально) проводить измерения с низкой мощностью, обычно поясняет, что погрешность составляет процент от полного значения шкалы или процент от показания плюс фиксированная величина и действительна только в определенных пределах.
На практике точность измерений счетчиками с низкой производительностью при низких уровнях мощности можно повысить, измерив мощность, потребляемую фиксированной нагрузкой, такой как лампа накаливания, добавив резервное устройство и рассчитав разницу в потребляемой мощности. [23]
Менее дорогие ваттметры могут иметь значительную погрешность при низком токе (мощности). Они часто подвержены другим ошибкам из-за своего режима работы:
Лабораторное оборудование, предназначенное для измерения малой мощности, которое стоит от нескольких сотен долларов США и намного больше, чем простые бытовые счетчики, может измерять мощность вплоть до очень низких значений без каких-либо из этих эффектов. Рекомендация IEC 62301 США для измерений активной мощности заключается в том, что мощность 0,5 Вт или более должна быть выполнена с погрешностью 2%. Измерения менее 0,5 Вт должны быть выполнены с погрешностью 0,01 Вт. Прибор для измерения мощности должен иметь разрешение 0,01 Вт или лучше. [8] [26]
Даже с лабораторным оборудованием измерение резервной мощности имеет свои проблемы. Существует два основных способа подключения оборудования для измерения мощности; один измеряет правильное напряжение, но ток неправильный; ошибка пренебрежимо мала для относительно больших токов, но становится большой для малых токов, типичных для резервного режима — в типичном случае резервная мощность 100 мВт будет завышена более чем на 50%. Другое подключение дает небольшую ошибку в напряжении, но точный ток и уменьшает ошибку при низкой мощности в 5000 раз. Лабораторный счетчик, предназначенный для измерения более высоких мощностей, может быть подвержен этой ошибке. [27] Другая проблема — возможность повреждения измерительного оборудования, если оно находится в очень чувствительном диапазоне, способном измерять несколько миллиампер; если измеряемое устройство выходит из режима ожидания и потребляет несколько ампер, счетчик может быть поврежден, если он не защищен. [27]
Некоторое оборудование имеет режим быстрого запуска; если этот режим не используется, питание в режиме ожидания отключается. Игровые приставки часто потребляют питание, когда они выключены, но питание в режиме ожидания можно еще больше снизить, если задать правильные параметры. Например, консоль Wii может перейти с 18 Вт на 8 Вт и на 1 Вт, отключив параметры WiiConnect24 и Standby Connection. [28] [29]
Устройства с перезаряжаемыми батареями, которые всегда подключены к сети, используют резервный режим питания, даже если батарея полностью заряжена. Проводные приборы, такие как пылесосы, электробритвы и простые телефоны, не нуждаются в режиме ожидания и не потребляют столько же энергии в режиме ожидания, сколько беспроводные аналоги.
Старые устройства с большими и теплыми на ощупь адаптерами питания потребляют несколько ватт мощности. Новые адаптеры питания, которые легкие и не теплые на ощупь, могут потреблять менее одного ватта.
Потребление энергии в режиме ожидания можно сократить, отключив или полностью выключив, если это возможно, устройства, которые в данный момент не используются в режиме ожидания; если несколько устройств используются вместе или только когда в комнате кто-то есть, их можно подключить к одному удлинителю , который выключается, когда он не нужен. Это может привести к потере настроек конфигурации некоторых электронных устройств, особенно старых.
Таймеры можно использовать для отключения питания в режиме ожидания для устройств, которые не используются по обычному графику. Также доступны переключатели, которые отключают питание, когда подключенное устройство переходит в режим ожидания, [30] или которые включают или выключают другие розетки, когда устройство включается или выключается. Переключатели могут активироваться датчиками. Датчики, переключатели и контроллеры домашней автоматизации могут использоваться для обработки более сложных измерений и переключений. Это обеспечивает чистую экономию энергии, пока сами устройства управления потребляют меньше энергии, чем управляемое оборудование в режиме ожидания. [31]
Потребление энергии в режиме ожидания некоторых компьютеров можно снизить, отключив компоненты, которые используют энергию в режиме ожидания. Например, отключение Wake-on-LAN (WoL), [32] "wake on modem", "wake on keyboard" или "wake on USB" может снизить потребление энергии в режиме ожидания. Неиспользуемые функции можно отключить в настройках BIOS компьютера для экономии энергии.
В 2010 году были представлены устройства, которые позволяют использовать пульт дистанционного управления для оборудования, чтобы полностью отключить питание всего, что подключено к удлинителю. В Великобритании утверждалось, что это может сэкономить £30, что больше стоимости устройства, за один год. [33]
Поскольку потребители энергии и государственные органы осознали необходимость не тратить энергию впустую, все больше внимания уделяется электрической эффективности устройств (доля потребляемой мощности, которая достигает функциональности, а не тратится на тепло); это влияет на все аспекты оборудования, включая резервное питание. Потребление резервного питания может быть уменьшено как за счет внимания к конструкции схемы, так и за счет улучшения технологий. Программы, направленные на бытовую электронику, стимулировали производителей сокращать потребление резервного питания во многих продуктах. Вероятно, технически возможно сократить резервное питание на 75% в целом; в большинстве случаев экономия составит менее ватта, но в других случаях она будет достигать 10 ватт. [34]
Например, по состоянию на 2011 год коммерчески доступный компьютер в режиме ожидания Wake-on-LAN обычно потреблял от 2 до 8 Вт электроэнергии в режиме ожидания [обновлять], но можно было разработать гораздо более эффективную схему: специально разработанный микроконтроллер может снизить общую мощность системы до менее 0,5 Вт, при этом сам микроконтроллер вносит вклад в 42 мВт. [35]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )