Verkaufsargument: Energiesparlabel - Was steckt dahinter?

Die TV-Hersteller versuchen derzeit, verstärkt Kunden durch den niedrigen Stromverbrauch ihrer Geräte zum Kauf zu animieren. Es ist deshalb an der Zeit, einen ausführlichen Blick auf die Stromspar-Realität zu werfen. 

 

Energiesparen ist in aller Munde. Nachdem die Glühbirne dies bereits zu spüren bekam wurde 2010 auch bei Fernsehern das Energieffizienzlabel eingeführt. (Siehe Abbildung. 1)
Dieses Label ist bereits von diversen anderen Haushaltsgeräten bekannt und dient dem Käufer als übersichtliche Vergleichsmöglichkeit und Informationsquelle. Dieses Label zeigt auf einen Blick wieviel Strom ein Gerät verbraucht.
EuP steht als Überbegriff für Energy using Products. Fernseher, bzw. Wiedergabegeräte sind somit nur eine Unterkategeorie mit einem eigenen speziellen Messprozedere.

Seit 2002 verwenden die Mitglieder der europäische Gemeinschaft das Energy Star Label des amerikanischen Umweltbundesamtes. Dieses dürfte einem von Computerbildschirmen durchaus bekannt sein. In Zukunft wird man es auch bei Fernsehern antreffen. Das Energy Star Label definiert die Leistungsaufnahme in Abhängigkeit der Bildschirmdiagonale, dem Bildmodus und die Auflösung. Die Norm IEC 62087 beschreibt die technischen Merkmale und definiert zugleich eine bestimmte Video Testsequenz mit dynamischen Bildinhalten. In beiden Normen muss das Gerät im Default Modus (Werkseinstellungen) gemessen werden, also ohne dass weitere Bildoptimierungen vorgenommen werden - out of the box.

Abb.1: Ein Energieeffizienz Label für Fernseher

Abb.2: Das ENERGY STAR Label Abb.3: Die Euro Star Blume
(Der Blaue Engel der EU)

Abb.4: Das Logo der IEC

 

Helligkeit = Stromverbrauch

Der Stromverbrauch eines Displays hängt in erster Linie von der Helligkeit der Bildsignale und der Displayhelligkeit an sich ab. Dunkle Filmszenen verursachen also einen geringeren Energieverbrauch als ein Spielfilm, der bei strahlendem Sonnenschein in einer Winterlandschaft spielt. Die für die Tests der IEC Norm 62087 zu Grunde liegende 10 minütige Testsequenz wurde anhand von 40 Stunden Original Fernsehmaterial aus Australien, Japan, England, Niederlande und den USA aufgebaut. Die so entstandenen APL (Average Picture Level) Kurve entspricht also einem normalen Fernsehprogramm eines durchschnittlichen multikulturen Fernsehzuschauers. Somit wird sichergestellt, dass der Stromverbrauch des Fernsehers auch den im Alltag vorkommenden Bildsignalen entspricht. Wie erläutert würde das Messen des Verbrauchs mit dunklen Filmszenen zu einem anderen Ergebnis führen als eine Messung mit lediglich hellen Bildinhalten.

Interessant ist auch, dass Zeichentrickfilme und Werbung mit am meisten Strom verbrauchen, da diese auf knallige Farben setzen und oftmals große, einfarbig helle Flächen das Bild dominieren. iesen Zusammenhang stellte F. Webber im Jahr 2005 fest und dokumentierte verschiedene APL Kurven. Siehe hierzu auch den Link am Ende des Dokuments. Bei der Energy Star Messung wird zudem ein evtl. vorhandener Helligkeitssensor berücksichtigt. Viele Geräte besitzen bereits solch einen Sensor und passen die Displayhelligkeit an die Raumhelligkeit an. Je heller der Raum, desto heller wird auch das Display an sich. Ein empfohlene Raumhelligkeit eines leicht abgedunkelten Wohnzimmers wird in der Literatur mit 200 Lux angegeben, das Energy Star Messverfahren gibt aber eine Raumhelligkeit von 300 Lux vor. Die dynamische Testsequenz dauert 10 Minuten, 45% der Zeit wird die Stromaufnahme im Dunklen gemessen, die restlichen 55% der Zeit wird die Messung bei einer Raumhelligkeit von 300 Lux durchgeführt.

Das Energieeffizienzlabel bei Fernsehern wird neben der Leuchtdichte, dem Stromverbrauch auch die Displaygröße angeben, da diese eine wichtige Kenngröße ist für die Klassifizierung im Ampelsystem. Die Effizienzklasse und der Gewichtungsfaktor richten sich dabei nach der Energy Star Tabelle, die die vorgeschriebenen Werte in Abhängigkeit der Displaygröße angeben. Der Gewichtungsfaktor ist zudem abhängig von der Auflösung des Geräts. 

Mit der folgenden Formel wird dann der zugrunde liegende Wert errechnet und anhand der Tabellen kann leicht die Energieeffizienzklasse abgelesen werden.
Pref = Pmeasured + (Displayfläche x Gewichtungsfaktor)

Display
Diagonale
max. Leistungsaufnahme
26 90
40 169
42 208
50 318
Leistungsaufnahme verschiedener Displaygrößen nach Energy Star


Etwas verwirrend beim neuen Ampelsystem ist, bald wird es auch die Energieeffizienzklassen A+, A++ und A+++ geben. Sobald es neue Geräte auf dem Markt gibt, die noch weniger Strom verbrauchen als die Vorgängermodelle, wird eine neue, bessere Klasse eingeführt, die dann eben durch ein zusätzliches + gekennzeichnet wird. Sobald also ein Großteil der Geräte den für die Klasse A vorgeschriebenen Stromverbrauch unterschreiten wird die neue Klasse A+ eingeführt werden. Die Klasse G wird in diesem Zuge verschwinden. Die effizienteste Klasse ist derzeit mit A+++ in den Vorgaben angegeben. Ein 42“ Gerät mit der Effizienzklasse A+++ darf demzufolge lediglich 23 Watt Strom verbrauchen.

Was bringt es jedoch, wenn man 1 Euro Strom spart und dafür in den dunklen Bildbereichen keine Details mehr wahrnehmen kann? 

Abb.5: Die APL Kurve derTestsequenz. Auf der Y-Achse ist die Häufigkeit in % aufgetragen, auf der X-Achse die Bildhelligkeit.
Diese Kurve entspricht dem Durchschnittlichen Fernsehkonsum eine Multikulturellen Fernsehzuschauers.
Auszug aus der IEC-Norm 62087

 

Möglichkeiten des Energiesparens

Messungen in unserem Hause haben ergeben, dass sich viel Strom sparen lässt wenn man das Gerät in einem abgedunkelten Zimmer betreibt. Durch die reduzierte Raumhelligkeit wird - bei aktiviertem Helligkeitssensor - automatisch die Displayhelligkeit reduziert. Besitzt das Gerät keinen solchen Sensor dann reguliert man in dunklen Räumen als Zuschauer von ganz alleine die Helligkeit des Displays herunter da einem die Bilder sonst zu grell erscheinen. Das reduzieren der Displayhelligkeit beeinflusst in einem dunklen Raum erst ein mal nicht die Bildqualität.

Bei mehreren von uns getesteten Displays war zudem der ECO-Mode, Energiesparmodus - oder wie auch immer die Hersteller abhängige Bezeichnung für einen stromsparenden Modus des Geräts sein mag - nicht von Haus aus aktiviert. Durch das aktivieren dieser Funktionen ließ sich der Stromverbrauch jedoch deutlich – mitunter sogar drastisch – senken. Die Bildqualität leidet durch die Stromsparfunktionen der Displays nur geringfügig. In einem abgedunkelten Raum waren Unterschiede nur bei genauem hinschauen auffällig, greifen die Stromsparhelfer jedoch zu heftig ein, kann das Bild mitunter relativ verfremdet aussehen In diesem Fall sollte man nach einem Kompromiss suchen zwischen Bildqualität und Stromsparen.

In Zukunft werden viele Hersteller die Displayhelligkeit drastisch reduzieren, um bei den Strommessungen im Standardmodus zu punkten. Der Verbraucher wundert sich dann über ein zu dunkles Bild an sich und über zu wenig Details in dunklen Bildbereichen. In solchen Fällen sollten Sie das Display mit einer unserer Testsequenzen richtig einstellen. Der Stromverbrauch steigt dadurch zwar, aber der verbesserte Filmgenuss macht dies wieder wett. Allgemein gilt, dass man jeden Verbraucher bei Nichtgebrauch komplett vom Netz trennen sollte. Manche Geräte besitzen einen richtigen Netzschalter, der den Stromkreis komplett unterbricht. Wie bereits erwähnt bekommen die Geräte auch nur dann das Euro-Blumen Label. Wir empfehlen die Verwendung einer Steckdosenleiste mit einem Kippschalter, somit kann auch der Verbrauch anderer Geräte - wie DVD-Player und Verstärker – auf null Watt reduziert werden. Aktuelle Geräte verbrauchen zwar minimale Mengen Strom im Standby Betrieb, jedoch sollte auch hier Gebrauch von einem richtigen Ein- Ausschalter gemacht werden.

Manche Geräte sind auch während des Standby Betriebs durchaus noch aktiv. So werden im Hintergrund neue EPG (Programminformationen) heruntergeladen oder Software Updates installiert. Hierbei steigt der Stromverbrauch mitunter auf 20W an.
Auch eine Schnellstartoption - wie sie bei manchen SONY Modellen vorhanden ist - oder das automatische anschalten des Displays (CeC Protokoll) bei angeschlossenen Geräten über HDMI kann den Standby Verbrauch in die Höhe treiben. Eine unserer Messungen ergab hierbei einen gesteigerten Verbrauch von 1,2KWh pro Jahr bei aktiviertem Schnellstart an einem Sony Bravia LCD Display.

Die EuP Labormessung bei der Firma BUROSCH und für den Privatanwender

Wir führen die EuP Messung mit den vorgeschriebenen IEC Testsequenzen und einem Zimmer LMG95 Messgerät durch. Dieses Messgerät (siehe Foto) ist äußerst exakt und ermöglicht zudem das Messen des mitunter äußerst geringen Standby Verbrauchs. Das Fernsehgerät bezieht seinen Strom aus einem Zimmer 801RP Spannungskonstantor welches dafür sorgt, dass eine absolut reines Sinusförmiges 50HZ Signal mit 230V am Messgerät anliegt. Für den Heimgebrauch empfehlen wir den Conrad Voltcraft Energy Logger 4000, der die Messdaten auf eine SD-Karte aufzeichnen kann. In einem Vergleichstest zeigte das Voltcraft Messgerät im Durchschnitt einen ca. 2 Watt höheren Stromverbrauch an ( bedingt durch den Eigenverbrauch), als das Zimmer High-End Energiemessgerät.

Mit dem Voltcraft Messgerät können Sie selbst nachmessen wie viel Strom Ihr Display verbraucht. So lässt sich leicht der optimale Kompromiss zwischen Bildqualität, Displayhelligkeit und Stromverbrauch herausfinden. Den Standby Stromverbrauch zeigt das Gerät nicht sehr zuverlässig an (bedingt durch die Eigentoleranz), aber es lässt sich immerhin noch feststellen, ob man den Stecker ziehen muss oder ob es sich bei dem Ausschalter wirklich um einen richtigen Ausschalter handelt. Alternativ kann auch auf einen Intelligenten Stromzähler des Stromanbieters zurückgegriffen werden. Dieser ermöglicht es auch andere Stromfresser im Haushalt aufzuspüren und einen genauen Überblick über den eigenen Verbrauch zu erhalten.
Die verschiedenen ECO Mode Einstellungen, die Auswirkungen des Helligkeitsensors und die Auswirkungen der Raumhelligkeit selbst lassen sich somit leicht überprüfen und die Parameter können gezielt und sinnvoll justiert werden.
 

Abb.6: Das Zimmer Energiemessgerät LMG95 und der Spannungskonstantor 801RP während einer Messung im Burosch Audio-Video-Technik Prüflabor.
Hier: EuP Messung bei einem Sharp LCD Display mit LED Beleuchtung, mittles der IEC Testsequenz 62087.
Abb.7: Die "billige" Lösung, der Conrad Voltcraft Energy Logger mit SD Karten Slot.


Schein- und Wirkleistung eines Verbrauchers

Leistung bzw. der Verbrauch in Watt berechnet sich im einfachsten Fall durch die Multiplikation der am Verbraucher anliegenden Spannung mit dem vom Verbraucher aufgenommenen Strom. Dies ergibt jedoch nur die Scheinleistung des Verbrauchers VA (siehe auch die folgenden Abbildungen). Lediglich bei rein Ohmschen Verbrauchern ( z.B.Heizlüfter) entspricht diese Scheinleistung (VA) auch der Wirkleistung (in Watt), da bei diesen Verbrauchern Strom und Spannung phasengleich sind. Bei Verbrauchern, die mit einem Netztrafo oder auch einem Sperrwander Netzteil betrieben werden, bzw. die einen Trafo eingebaut haben, also Fernseher, PCs, Energiesparlampen, Drucker-Netzteile, etc. sind Strom und Spannung aufgrund der Induktivitäten und Kapazitäten des Trafos nicht mehr phasengleich. Zum einen wird hierdurch die Mathematik zur Berechnung des Verbrauchs etwas komplexer, zum anderen führt dies bei billigeren Leistungsmessgeräten mitunter zu eklatanten Messfehlern.

Unter diesem Link findet sich ein ausführlicher Test des c´t Magazines, das auf das oben beschriebene Problem auch näher eingeht. 

Oszillogramm

Abb.8: Sind Strom und Spannung nicht mehr phasengleich und zudem nicht mehr sinusförmig, wird die Messung der Last (Verbrauch) erschwert.
Diese Phasenverschiebung und der nicht mehr sinusförmige Stromverlauf ergibt sich durch induktive und kapazitive Bauteile im Verbraucher.
 

Im folgenden einige Beispiele.
Von oben nach unten:
Sinusförmige Stromaufnahme einer Glühbirne
Halogentrafo im Leerlauf
Energiesparlampe
LED Leuchte
Router-Netzteil
Notebook Netzteil
PC-Netzteil (im Betrieb)



Display Stromverbrauch - Beispiele

Die Abbildung 9 zeigt den Stromverbrauch eines Panasonic Plasma 46 Zoll Displays TX - P46 GQ 11 Baujahr 2009 in einem Raum mit 200 Lux Umgebungslicht. Der vom Hersteller angegebene Verbrauchswert wurde leider bei keiner unserer Messungen erreicht. Die nächste Abbildung zeigt den Stromverbrauch in einem komplett dunklen Zimmer. Der Unterschied beträgt immerhin 27 Watt. Mit fünf Stunden Fernsehkonsum am Tag – diesen Wert nimmt die EPA (Energy Star Programm) als Durchschnitt an – auf ein Jahr gerechnet ließen sich im abgedunkelten Zimmer 39,42 KWh Strom sparen. Kalibriert man das Display mit unserer DIVAS Referenz Testsequenz, so steigt wie bereits erläutert der Stromverbrauch leicht an, jedoch lassen sich in den dunklen Bildbereichen wieder feinste Unterschiede erkennen. (Siehe Abbildung 12 bis Abbildung 15)

Weitere Messungen finden Sie in unseren ausführlichen Dokumentationen, die am Ende dieses Artikels verlinkt sind. Generell verbrauchen Plasma Fernseher aufgrund der bilderzeugenden Technologie mehr Strom als LCDs.LCDs besitzen jedoch ein blickwinkelabhängiges Display und reagieren träger im Vergleich zu einem Plasma.

Abb.9: Verbrauch dieses Panasonic TV Plasmas. Default Einstellungen. Die Testsequenz wurde vier mal abgespielt und der resultierende Verbrauch gemittelt.
Im Durchschnitt werden 389 Watt Strom verbraucht.

 

Abb.10: Hier der Verbrauch des richtig eingestellten Panasonic Plasma TV für einen dunklen Raum mit aktiviertem ECO Mode.
Deutlich zu sehen der wesentlich geringere Verbrauch. Im Durchschnitt 362 W.
Immerhin 27 Watt können durch die Maßnahmen eingespart werden. Auf ein Jahr gerechnet sind das 39 kWh.

 

Abb.11: Diese Messung wurde erstellt während das Gerät eine Stunde das Programm des Privatsenders PRO7 wiedergegeben hat - Messung am 22. Dez. 2009 Messbeginn 9:30 Uhr
Während der Messung liefen die Fernsehserien "Malcolm mittendrin" und "Scrubs", unterbrochen von Werbung und der Programmvorschau.
Im Durchschnitt ergab diese Messung 293 Watt Stromverbrauch. Der Wert liegt fast 100 Watt niedriger als das Messergebniss mit der IEC Testsequenz.
PDF Messprotokoll

 
Die EuP Messung in der Zukunft und mögliche technische Neuerungen zum Energiesparen

Wie zuvor erläutert wird die meiste Energie durch die lichterzeugenden Bauteile des Displays – also die Bildschirmhelligkeit an sich – verbraucht. Eine Möglichkeit als "Stromsparer" für den Hersteller Werbung zu machen ist nun natürlich die Helligkeit möglichst weit herunter zu regeln. Bei neuen Geräten wird man nach dem Auspacken also erst einmal die Helligkeit nach oben korrigieren müssen, um ein vernünftiges Bild zu sehen. Das Gerät verbraucht dann natürlich auch mehr Strom und trägt somit ein Energiesparerlabel zu unrecht. Dieser Umstand wird durch die vorgeschriebene Messung im Default Modus natürlich begünstigt. Die Hersteller werden in Zukunft ziemlich sicher Ihre Geräte immer mit Einstellungen ausliefern, die möglichst wenig Energie verbrauchen, die Bildqualität wird über kurz oder lang auf der Strecke bleiben. Weiße Bildinhalte werden gräulich erscheinen, dunkle Bildbereiche werden wenig Detailreichtum zeigen. 

Andere technische Möglichkeiten – neben ECO Mode und Raumhelligkeitssensoren – werden in Zukunft sicherlich als werbewirksame Maßnahmen durch die Presse geistern. Andere Lösungen sind schon etwas komplexer, ein wahrscheinlicher Ansatz werden unterschiedliche Gammawerte sein. So wird man in Zukunft dunkle Bildbereiche weniger stark verstärken und helle Bildbereiche werden einfach etwas dunkler dargestellt und die mitteren Gammawerte werden ebenfalls nicht mehr ganz so stark verstärkt. Erste Tests zeigen, dass sich durch dieses Bildmanipulationsverfahren der Energieverbrauch von Displays noch einmal drastisch gesenkt wird.
Immer möglich ist natürlich die automatische Erkennung der IEC Sequenz und ein darauf angepasster Wiedergabemodus, der möglichst wenig Strom verbraucht. Was in solchen Fällen passieren soll ist in keiner der Normen beschrieben. Diese Voranpassung bzw. dieses Offset dürfte allerdings schwierig nachweisbar sein.

Fazit

Es stehen nicht nur mit 3D-Fernsehen interessante Zeiten bevor. Die Plasma Hersteller müssen ihren Stromverbrauch immens senken, wollen Sie sich nicht mit den schlechten Labels B oder C abgeben. Die LCD Hersteller stehen mit der LED Hintergrundbeleuchtung gut dar und werden die Messlatte für die Labels A+ und A++ in den nächsten Monaten weiter nach oben – respektive den Stromverbrauch nach unten – verlagern. Man darf gespannt sein, welche neuen energiesparenden Technologien auf den Markt kommen werden, evtl. verhilft das eingeführte Label auch den stromsparenden OLED Displays zum Durchbruch.

Energieeffizienz sollte in Zukunft sicherlich eine Rolle beim Neukauf eines Geräts spielen, jedoch sollte dabei die Bildqualität und insbesondere die Displayhelligkeit berücksichtigt werden. Stromsparen alleine kann nicht das entscheidende Verkaufsargument sein. Leider werden viele Hersteller genau dies versuchen und die Displays werden in Zukunft wesentlich dunkler aus der Verpackung kommen. Abhilfe schaffen dann Referenztestbilder, um das Display richtig einzustellen. Sollten diese nicht in das TV Setup direkt integriert sein, finden Sie auf unserer Homepage www.burosch.de für jedes Display die richtige Testsequenz sowie die ausführliche Dokumentation, um Ihr Display richtig einzustellen.

Denn was nützt sich ein falsches Gerät zu kaufen bzw. seine eigenen Augen mit einem falschen TV Setup zu quälen nur um dadurch wenige Euro zu sparen und den eigentlichen Filmgenuss zu versäumen ?

Abb.12: Als visuelle Referenz dient der Graubalken des DIVAS Testbilds. Dieser zeigt es sehr deutlich.

Oben: So sollte die Grautreppe aussehen.

Unten: So sollte die Grautreppe definitiv nicht aussehen. Hier schafft das Optimieren der TV Menüeinstellungen mit der DIVAS Testsequenz Abhilfe und sorgt somit für ein richtig eingestelltes Bild d.h. perfekte originale Bildqualität.

Abb.13:
Links: Auch hier ist das Display stromsparend eingestellt, und somit viel zu dunkel. Die Schatten erscheinen als dunkle Flächen ohne Details und somit kann der Zuschauer wichtige Bildinformationen nicht sehen.
Rechts: Mit der richtigen Einstellungen werden Details in den Schatten wieder sichtbar, der Stromverbrauch steigt geringfügig an.
 
 
Abb.14: DIVAS Referenz Testbild.
So sind Helligkeit und Kontrast richtig eingestellt. Die einzelnen weißen und schwarzen Felder heben sich deutlich von einander ab. Siehe rot umrandeten Bereich
Alle Bildinformationen kann der Zuschauer jetzt sehen - wie im Original .
 
Abb.15: Das DIVAS Testbild zeigt, bei diesem Display stimmen Helligkeit und Kontrast nicht.
Dank des Referenz Testbilds lässt sich das Display korrekt einstellen, bis man eine Anzeige wie in Abbildung 13 erzielt. Der Stromverbrauch wird dadurch zwar etwas erhöht, der Bildgenuß wird jedoch immens gesteigert.
 
Abb.16: So sollte das DIVAS Testbild aussehen, wenn Ihr Display richtig eingestellt ist, um Filme wie das Originalbild zu sehen
 
Abb 16: Das Zimmer Energiemessgerät LMG 95 und der Zimmer Spannungskonstanter 801RP im Messeinsatz an einem neuen Sharp LCD DIsplay Baujahr 2010 mit vollflächiger LED Hintergrund Beleuchtung im Labor von Burosch Audio-Video-Technik.


Weitere Informationen zur Energiemessung finden Sie hier:
EuP Finaler EU Komissions Report
F. Weber – Die Grundlagen der IEC Testsequenz
EU Amtsblatt, Verordnung zur EuP Messung von Fernsehern
EU Entwurf zu EuP bei Bildgebenden Geräten
Weitere Infos zur Bedeutung des Begriffs APL

PDF mit einer ausführlichen Beispielmessung zum Panasonic Plasma Fernseher TX – P46 GQ 11

PDF mit einer ausführlichen Beispielmessung zum Sharp LED LCD Aquos LC-46LE700E