Smartere Smartphones und denkende Nutzende

Weihnachten werden wieder viele mobile Endgeräte verschenkt. Leider sind die Akkus oft früh leer, manchmal werden sie auch heiß. Wie man das verhindern kann, verrät Prof. Jörg Keller.


Auch in diesem Jahr werden viele Smartphones unter den Weihnachtsbäumen liegen. Schöne Geschenke, sofern der Akku nicht schon wieder leer ist oder gar qualmt. Dabei muss beides nicht einmal am Stromspeicher selbst liegen. „So ein Akku hat’s eben schwer“, betont Prof. Dr. Jörg Keller von der FernUniversität in Hagen. „Akkus sind unproblematisch, sofern die Geräteelektronik ordnungsgemäß entworfen und gefertigt wird“, erläutert der Informatik-Professor. „Problematisch wird es allerdings, wenn Entwurf und Fertigung keine Sicherheitsreserven mehr berücksichtigen, wenn das Gerät mit immer mehr Funktionen ausgestattet und überlastet wird.“ Muss ein Akku sehr schnell gespeicherte Energie abgeben oder wird er schnell mit viel Energie aufgeladen, wird er warm, im Extremfall sogar heiß.

Es gibt also gute Gründe, auch mit mobilen Endgeräten Energie zu sparen.

Prof. Jörg Keller: „Ich telefoniere häufig mit dem Handy, ansonsten sind fast immer alle anderen Funktionen ausgeschaltet. Daher muss mein Akku auch erst nach drei bis vier Tagen aufgeladen werden.“

Energiehunger und Verhaltenswandel

Ein zentrales Problem ist ihr „Energiehunger“. Sie haben heute „immer mehr tolle Funktionen“ – dafür benötigen sie ausreichend große Akkus. Das allerdings widerspricht dem Trend, möglichst viel möglichst klein zu bauen. Zwar werden auch elektronische Bauteile immer energieeffizienter, jedoch hinken die Einsparpotentiale hinter dem Verbrauchszuwachs her. Ein Indiz für die steigende Rechenarbeit mobiler Geräte in den letzten Jahren sind größere Arbeitsspeicher und Prozessoren.

Das zweite grundsätzliche Problem sieht Keller im Technikverhalten, das sich in den letzten 10 bis 15 Jahren stark gewandelt hat: „Alle wollen ständig erreichbar und sofort im Internet sein.“

Auf einem Tablet-PC sind mathematische Formeln zu sehen.
Auch aus der Lehre der FernUniversität sind mobile Endgeräte nicht mehr wegzudenken. Ihres Akkus leisten oft Schwerstarbeit. (Foto: Veit Mette)

Arbeitsabläufe vorhersagen

Kellers IT-Lehrgebiet Parallelität und VLSI befasst sich unter anderem mit der Unterbringung einer Vielzahl elektronischer Bauteile auf minimaler Fläche und Möglichkeiten, durch das Management von Arbeitsabläufen in Rechnern Energie zu sparen. Etwa durch die Umgestaltung von Videodecodern, die für die Decodierung weniger Energie verbrauchen sollen: „Der Decoder soll dem System mitteilen können, was er in den nächsten fünf Millisekunden – das ist eine recht lange Zeit für einen Rechner – tun wird. Hast er wenig oder nichts zu tun, könnten die Prozessoren so lange heruntergefahren werden.“ Im Normalfall weiß das System heute aber erst nach der Anwendung, was passiert ist: „Wir arbeiten daran, entsprechende Vorhersagen möglich zu machen.“

Energieverbraucher

Dabei werden gerade beim Telefonieren, Onlinespielen, Anschauen von Videos und Herunterladen von Musik große Datenmengen bewegt, was zu einem – gemessen an der Akkukapazität – erheblichen Stromverbrauch führt.

Auch der Datenverkehr mit Netzbetreibern, die ständig Daten sammeln, verbraucht Energie. Hinzu kommen Google, Facebook, WhatsApp und Co., die bei der Benutzung entsprechender Apps ebenfalls Informationen absaugen: „Da kann in der Summe schon etwas zusammenkommen“, meint Keller. Gleiches gilt für die Funkschnittstellen mobiler Geräte, denen ihre Basisstationen gelegentlich, vielleicht alle 30 Sekunden, mitteilen, wie sie sich für eine optimale Funkanbindung selbst einstellen sollen.

Viele Besitzerinnen und Besitzer nutzen das Smartphone auch als Ersatz für eine Uhr: Smartphone an, nach der Uhrzeit schauen, Smartphone aus. Nach einiger Zeit wieder. Und wieder… Keller: „Auch das Display braucht Strom.“ Und je heller es ist, desto mehr.

Stundenlang werden Nachrichten empfangen und gesendet, Musik im Netz gehört: „Muss ich dabei den Bildschirm ständig anlassen? Beim Musikhören zum Beispiel weiß ich doch meistens auch so, wer da gerade singt.“

Auch die eingebauten Funkschnittstellen bieten Einsparmöglichkeiten: „Viele nutzen etwa Bluetooth nicht oder nur selten, lassen es aber ständig an.

Verhalten ändern

Durch Änderungen ihres Verhaltens können Nutzerinnen und Nutzer den Energieverbrauch vermindern. „Dazu sollten sie sich fragen, ob sie die ganzen Funktionen ständig brauchen. Und ob sie sie überhaupt brauchen. Alle sind für Umweltschutz und Energiesparen – damit sollten sie beim eigenen Smartphone anfangen.“ Sagt der Techniker Keller. „Auch Kleinvieh macht ja Mist, und viel Kleinvieh macht viel Mist.“

Dann geht es ans Ändern der Geräteeinstellungen. Ein Beispiel von vielen: Der Bildschirm soll sich nach 30 Sekunden selbst abschalten. Viele sind dafür aber einfach zu bequem. Und: Für manche Einstellungen muss man vielleicht die Bedienungsanleitung lesen – „was niemand gerne macht“, gibt Keller zu bedenken.

Nutzende „abholen“

Auch an dieser Stelle sind daher die Hersteller gefordert: „Warum fragt mein Smartphone mich nicht, wann der Bildschirm dunkler werden, wann er ausgehen soll? Kann es mich nicht nach drei Tagen darauf hinweisen, dass Bluetooth eingeschaltet ist, sich aber nicht einmal verbunden hat? Und wie viel Energie er verbraucht hat?“ Keller weiter: „Die heutigen Geräte sind doch ‚intelligent‘, bei der Bedienung aber dumm. Warum können sie nicht selbst die Menschen, die mit Technik nicht viel am Hut haben, mit intelligenten Benutzerschnittstellen ‚abholen‘?“

Marketinggründe

Einen Grund dafür sieht Keller beim Marketing der Hersteller: Ein mobiles Gerät ist nach vier bis fünf Jahren technisch immer noch gut nutzbar. Jedoch sollen die Besitzerinnen und Besitzer animiert werden, sich möglichst schnell ein neues Modell zu kaufen: „Dafür muss es etwas Neues bieten. Bei den Grundfunktionen gibt es jedoch keine Unterschiede. Die findet man eher bei neuen Apps.“ Bei ihnen unterscheidet Keller zwei Arten: Die einen nehmen nur sporadisch Kontakt auf, die anderen sind ständig „auf Sendung“ und verbrauchen erheblich mehr Energie.

Entwickler sollten daher berücksichtigen, wie viel Speicher und Rechenleistung das Gerät für die Apps benötigt und das beim Elektronikentwurf berücksichtigen.

Gerd Dapprich | 23.12.2016