Резервная мощность , также называемая вампирской мощностью [1] , вампирской потребляемой мощностью , фантомной нагрузкой , призрачной нагрузкой или утечкой электричества , относится к способу потребления электроэнергии электронными и электроприборами, когда они выключены (но предназначены для потребления некоторой мощности) или в режиме ожидания . Это происходит только потому, что некоторые устройства заявили, что они «выключены» на электронном интерфейсе, но находятся в другом состоянии. Выключение вилки или отсоединение от розетки может полностью решить проблему резервного питания. На самом деле отключение от розетки достаточно эффективно, нет необходимости отключать от розетки все устройства. Некоторые такие устройства предлагают пользователю функции дистанционного управления и цифровых часов , в то время как другие устройства, такие как адаптеры питания для отключенных электронных устройств, потребляют энергию, не предлагая 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 — отключаются, просто выключая розетку. Однако для некоторых устройств со встроенной внутренней батареей, например телефона, функции режима ожидания можно отключить, вынув вместо этого батарею.
В прошлом резервное питание в основном не было проблемой для пользователей, поставщиков электроэнергии, производителей и государственных регулирующих органов. В первое десятилетие XXI века осознание этой проблемы возросло, и она стала важным фактором для всех сторон. До середины десятилетия мощность в режиме ожидания часто составляла несколько ватт или даже десятков ватт на одно устройство. К 2010 году в большинстве развитых стран действовали правила, ограничивающие мощность продаваемых устройств в режиме ожидания до одного ватта (что вдвое меньше, чем в 2013 году).
Резервное питание — это электроэнергия, используемая приборами и оборудованием, когда они выключены или не выполняют свою основную функцию, часто ожидая активации с помощью пульта дистанционного управления . Эта энергия потребляется внутренними или внешними источниками питания, приемниками дистанционного управления, текстовыми или световыми дисплеями, цепями, на которые подается напряжение, когда устройство подключено к сети, даже когда оно выключено. [2]
Хотя это определение неадекватно для технических целей, формального определения пока не существует; международный комитет по стандартизации разрабатывает определение и процедуру испытаний. [2]
Этот термин часто используется в более широком смысле для любого устройства, которое постоянно должно потреблять небольшое количество энергии, даже когда оно неактивно; например, телефонный автоответчик должен быть всегда доступен для приема звонков, его отключение для экономии энергии недопустимо. Другими примерами являются таймеры, активные термостаты и т.п. Можно считать, что источник бесперебойного питания тратит энергию в режиме ожидания только тогда, когда компьютер, который он защищает, выключен. Отключение резервного питания в худшем случае неудобно; полное выключение, например, автоответчика, не отвечающего на вызов, делает его бесполезным.
Энергия в режиме ожидания часто потребляется по назначению, хотя в прошлом прилагалось мало усилий для минимизации потребляемой мощности.
Недостатки резервного питания в основном связаны с потребляемой энергией. По мере снижения мощности в режиме ожидания недостатков становится меньше. Старые устройства часто потребляли десять ватт и более; с принятием во многих странах инициативы «Один ватт» потребление энергии в режиме ожидания значительно сократилось.
Резервное питание составляет часть различной электрической нагрузки дома , которая также включает в себя мелкую бытовую технику, системы безопасности и другие небольшие потребляемые мощности. 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 вилку. устройство или использовать удлинитель и с помощью выключателя на удлинителе отключить все питание устройства». [3]
Мощность в режиме ожидания, используемая старыми устройствами, может достигать 10–15 Вт на устройство, [4] тогда как современный ЖК -телевизор высокой четкости может потреблять менее 1 Вт в режиме ожидания. Некоторые приборы не потребляют энергию в выключенном состоянии. Многие страны, принявшие инициативу «Один ватт», теперь требуют, чтобы новые устройства потребляли не более 1 Вт, начиная 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 правила одного ватта составляло от 8 до 22 процентов от всего потребления устройств. в разных странах или от 32 до 87 Вт. Это составляло около 3–10 процентов от общего потребления в жилых домах. [5] В Великобритании в 2004 году режимы ожидания электронных устройств составляли 8% всего потребления энергии в жилых домах Великобритании. [6] Аналогичное исследование, проведенное во Франции в 2000 году, показало, что резервная электроэнергия составляет 7% от общего потребления электроэнергии в жилых домах. [7]
В 2004 году Калифорнийская энергетическая комиссия подготовила отчет, в котором указано типичное энергопотребление в режиме ожидания и в рабочем режиме для 280 различных бытовых устройств, включая радионяни и зарядные устройства для зубных щеток. [8]
В 2006 году некоторая электроника, такая как микроволновые печи, ЭЛТ и VHS-плееры, потребляла больше энергии в режиме ожидания, чем приборы, произведенные за предыдущие пять лет. [9]
В США средний дом потреблял в среднем 10 649 кВтч электроэнергии в год в 2019 году по сравнению с 11 040 кВтч в 2008 году. [10] [11] Каждый ватт мощности, потребляемый устройством, работающим непрерывно, потребляет около 9 кВтч (1 Вт × 365,25 дней/год × 24 часа/день) в год, что чуть меньше одной тысячной годового потребления домохозяйств США. Отключение устройства, постоянно потребляющего энергию в режиме ожидания, ежегодно экономит 9 кВтч на каждый ватт непрерывного потребления (экономия 1 доллар в год по средним тарифам в США [12] ).
Такие устройства, как системы безопасности, пожарная сигнализация и цифровые видеорегистраторы, для правильной работы требуют постоянного питания (хотя в случае электрических таймеров, используемых для отключения других устройств в режиме ожидания, они фактически снижают общее потребление энергии). В разделе «Снижение потребления» ниже представлена информация о снижении энергопотребления в режиме ожидания.
Существует риск возгорания устройств, находящихся в режиме ожидания. Есть сообщения о том, что телевизоры, в частности, загорались в режиме ожидания. [13]
До развития современной полупроводниковой электроники устройства, обычно телевизионные приемники, нередко загорались, когда они были подключены к сети, но выключены [14] , иногда при полном выключении, а не в режиме ожидания. С современным оборудованием это гораздо менее вероятно, но не невозможно. Старое оборудование с электронно-лучевой трубкой (телевизоры и компьютерные дисплеи) имело высокие напряжения и токи и представляло гораздо большую опасность возгорания, чем тонкопанельные ЖК-дисплеи и другие дисплеи.
К факторам, способствующим возгоранию электрооборудования, относятся:
Инициатива «Один ватт» была запущена МЭА в 1999 году с целью обеспечить посредством международного сотрудничества то, что к 2010 году все новые бытовые приборы, продаваемые в мире, будут потреблять только один ватт в режиме ожидания. Это позволит сократить выбросы CO 2 на 50 миллионов тонн только в странах ОЭСР к 2010 году.
В июле 2001 года президент США Джордж Буш подписал указ , предписывающий федеральным агентствам «приобретать продукты, потребляющие не более одного ватта в режиме ожидания». [15]
В июле 2007 года вступили в силу калифорнийские стандарты бытовой техники 2005 года, ограничивающие мощность внешнего источника питания в режиме ожидания до 0,5 Вт. [16]
6 января 2010 года вступил в силу Регламент Европейской комиссии (ЕС) № 1275/2008 . Правила требуют, чтобы с 6 января 2010 года мощность «выключенного режима» и режима ожидания для электрического и электронного бытового и офисного оборудования не превышала 1 Вт, мощность «ожидания плюс» (предоставляющая информацию или отображение состояния в дополнение к возможной функции повторной активации) не должна превышать 2 Вт. . Оборудование должно, при необходимости, обеспечивать режим выключения и/или режим ожидания, когда оборудование подключено к источнику питания. 6 января 2013 года эти цифры сократились вдвое. [17]
Следующие типы устройств потребляют электроэнергию в режиме ожидания.
Другие устройства потребляют энергию в режиме ожидания, необходимую для нормального функционирования, которую невозможно сэкономить путем отключения, когда они не используются. Для этих устройств сэкономить электроэнергию можно, только выбрав агрегаты с минимальным постоянным энергопотреблением:
Потребляемую мощность в режиме ожидания можно оценить с помощью таблиц мощности в режиме ожидания, используемой типичными устройствами, [18] хотя мощность в режиме ожидания, используемая приборами одного и того же класса, варьируется в очень широких пределах (для ЭЛТ-дисплея компьютера мощность в режиме ожидания указана как минимум 1,6 Вт, максимальная 74,5 Вт). Общую мощность в режиме ожидания можно оценить путем измерения общей мощности дома со всеми устройствами, находящимися в режиме ожидания, а затем отключенными, [18] [19] , но этот метод является неточным и подвержен большим ошибкам и неопределенностям. [8]
Энергия, потраченная в режиме ожидания, должна куда-то уходить; оно рассеивается в виде тепла. Температура или просто воспринимаемое тепло устройства, находящегося в режиме ожидания достаточно долго для достижения стабильной температуры, дает некоторое представление о потраченной энергии.
Для большинства домашних применений ваттметры дают хорошие показания об используемой энергии, а также некоторые показатели потребления в режиме ожидания.
Ваттметр используется для измерения электрической мощности . Недорогие подключаемые ваттметры, иногда называемые мониторами энергии, можно приобрести по цене около 10 долларов США. Некоторые более дорогие модели для домашнего использования имеют выносные дисплеи. В США ваттметры часто можно также одолжить в местных органах власти [20] или в местной публичной библиотеке. [21] [22] Хотя точность измерения слабого переменного тока и величин, получаемых из него, таких как мощность, часто бывает низкой, эти устройства, тем не менее, являются индикаторами мощности в режиме ожидания, [23] если они достаточно чувствительны, чтобы ее зарегистрировать. Некоторые домашние устройства контроля мощности просто указывают величину погрешности, например 0,2%, без указания параметра, на который воздействует эта погрешность (например, напряжение, которое легко измерить), и без квалификации. [24] Погрешности измерения при низкой мощности в режиме ожидания, используемой 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 мощности в режиме ожидания была подробно описана и обсуждена (с осциллограммами и измерениями). [25] По сути, шунтирующий резистор измерителя , используемый для генерации напряжения, пропорционального току нагрузки, заменяется резистором номиналом, обычно в 100 раз большим, с защитными диодами. Показания модифицированного счетчика необходимо умножить на коэффициент сопротивления (например, 100), а максимальную измеряемую мощность уменьшить на этот же коэффициент.
Профессиональное оборудование, способное (но не предназначенное специально для) измерений с низким энергопотреблением, обычно уточняет, что погрешность представляет собой процент от полного значения шкалы или процент от показания плюс фиксированную величину и действительна только в определенных пределах.
На практике точность измерений счетчиками с низкой производительностью при низких уровнях мощности можно повысить путем измерения мощности, потребляемой фиксированной нагрузкой, например лампой накаливания, добавлением резервного устройства и расчетом разницы в потребляемой мощности. [23]
Менее дорогие ваттметры могут иметь значительную погрешность при малом токе (мощности). Они часто подвержены другим ошибкам из-за 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 до очень низких значений без каких-либо этих эффектов. Рекомендации стандарта США IEC 62301 для измерения активной мощности заключаются в том, что мощность 0,5 Вт или выше должна измеряться с погрешностью 2%. Измерения мощности менее 0,5 Вт должны проводиться с погрешностью 0,01 Вт. Прибор для измерения мощности должен иметь разрешение 0,01 Вт или выше. [8] [26]
Даже при использовании лабораторного оборудования измерение мощности в режиме ожидания имеет свои проблемы. Существует два основных способа подключения оборудования для измерения мощности; измеряют правильное напряжение, но неправильный ток; ошибка пренебрежимо мала для относительно больших токов, но становится большой для малых токов, типичных для режима ожидания - в типичном случае мощность в режиме ожидания в 100 мВт будет завышена более чем на 50%. Другое соединение дает небольшую ошибку в напряжении, но точный ток и уменьшает ошибку при малой мощности в 5000 раз. Лабораторный измерительный прибор, предназначенный для измерения более высоких мощностей, может быть чувствителен к этой погрешности. [27] Другой проблемой является возможность измерения повреждения оборудования 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; резервное питание отключается, если этот режим не используется. Игровые консоли часто потребляют энергию, когда они выключены, но мощность в режиме ожидания можно еще больше снизить, если установлены правильные параметры. Например, мощность консоли Wii можно увеличить с 18 Вт до 8 Вт и до 1 Вт, отключив параметры WiiConnect24 и Резервное подключение. [28] [29]
Устройства с перезаряжаемыми батареями, которые всегда подключены к сети, используют резервное питание, даже если аккумулятор полностью заряжен. Сетевые устройства, такие как пылесосы, электробритвы и простые телефоны, не нуждаются в режиме ожидания и не потребляют столько энергии в режиме ожидания, как беспроводные аналоги.
Старые устройства с большими и теплыми на ощупь адаптерами питания потребляют несколько ватт мощности. Новые адаптеры питания, легкие и не теплые на ощупь, могут потреблять менее одного ватта.
Потребление энергии в режиме ожидания можно снизить, отключив или полностью отключив, если возможно, устройства, находящиеся в режиме ожидания, которые в данный момент не используются; Если несколько устройств используются вместе или только когда в комнате кто-то занят, их можно подключить к одному удлинителю , который отключается, когда он не нужен. Это может привести к потере настроек конфигурации некоторых электронных устройств, особенно старых.
Таймеры можно использовать для отключения резервного питания устройств, которые не используются по регулярному графику. Также доступны выключатели, 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 можно использовать для управления более сложными измерениями и переключениями. Это обеспечивает чистую экономию электроэнергии, поскольку сами устройства управления потребляют меньше энергии, чем управляемое оборудование в режиме ожидания. [31]
Энергопотребление некоторых компьютеров в режиме ожидания можно снизить, отключив компоненты, потребляющие энергию в режиме ожидания. Например, отключение Wake-on-LAN (WoL), [32] «пробуждение по модему», «пробуждение по клавиатуре» или «пробуждение по USB» может снизить энергопотребление 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 оборудованием для полного отключения питания всего, что подключено к удлинителю. В Великобритании заявили, что это может сэкономить 30 фунтов стерлингов, что больше, чем цена устройства, за один год. [33]
Поскольку потребители энергии и государственные органы осознают необходимость не тратить энергию впустую, больше внимания уделяется электрическому КПД устройств (доля потребляемой мощности, которая обеспечивает функциональность, а не отходу тепла); это влияет на все аспекты оборудования, включая резервное питание. Потребление энергии в режиме ожидания можно снизить как за счет внимания к конструкции схемы, так и за счет усовершенствованной технологии. Программы, направленные на бытовую электронику, побудили производителей сократить потребление энергии в режиме ожидания во многих продуктах. Вероятно, технически возможно снизить общую мощность в режиме ожидания на 75%; в большинстве случаев экономия составит менее одного 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 мощности 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 дает 42 мВт. [35]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )