ESP8266: Energiebedarf

Der Bau von kleinen Computern eröffnet viele Wege und ein wichtiger Aspekt ist auch das Thema Energieverbrauch. Auch der kleinste Schaltkreis braucht Strom und so gibt es einige Dinge zu überlegen. Der ESP8266 braucht nach dem "PowerUp" oder "WakeUp" einige Sekunden um per WiFi wieder im Netzwerk angemeldet zu sein und das kostet schon um die 200mA für einige Sekunden. Wer damit auf einer Batterie arbeitet, kann nicht alle 10 Minuten einen Messwert erfassen und ins LAN senden. Dafür gibt es dann andere Techniken (ZigBee etc.), die viel schneller einfach "senden".

Achtung bei Boards wie dem WeMOS oder NodeMCU / LUA. Der Chip zieht manchmal mehr als die am Standard USB-Port erlaubten 500mA. Die Spannungsregler können zwar aus 5V aus einem Akkupack die 3,3V erzeugen aber der ESP01 hat durchaus auch höhere Stromstärken beim Senden. Ein großer Pufferkondensator kann das etwas mindern oder sie achten auf "gut gespeiste USB-Ports". An diversen Notebooks gibt es oft Hochstrom-Anschlüsse die "gelb" gekennzeichnet sind oder sie schalten einen USB-Hub mit eigenem Netzteil dazwischen.

Wenn der ESP8266 aber im "Deep Sleep"-Mode ist, braucht er laut Datenblatt typischerweise 10µA und mit zwei AA-Batterien (a 2600mAh) sollten damit auch 3 Jahre möglich sein. Bedenken Sie aber auch den Stromverbrauch einer externen Beschaltung und die Alterung der Batterien.

  • Netzteil
    Fast überall haben wir 220V aber selbst wenn ein Modul nur ganz wenig Leistung benötigt, so hat ein Netzteil immer auch eine Verlustleistung. Sicher gehen beim WiFi-Betrieb mit 200mA bei 3V schon 0,6W durch die Leitung aber das ist ja meist immer noch weniger als die Verlustleistung des Netzteils
  • Batterie
    3V lassen sich mit 2x 1,5 AA recht schnell bereit stellen. Es gibt auch LiPo-Batterien, die viel mehr Energie bei 3V liefern. Dennoch sind selbst 500mAh nicht sehr viel. Laufzeiten von einem Jahr könnten damit aber schon erreicht werden. Natürlich nur, wenn der ESP8266 auch wirklich oft genug im "Deep Sleep" verharrt, sonst ist nach wenigen Stunden schon die Energie aufgebraucht
  • Solar + GoldCAP
    Ausprobiert habe ich es noch nicht, aber eine Solarzelle könnte zumindest zur Speisung beitragen. Allerdings sind auch hier die Spitzenströme nur durch größere Zellen zu erreichen. Aber wenn lange genug Licht auf das Gerät fällt, könnte eine Solarzelle mit einem Gold-CAP (Kondensator mit hoher Kapazität) eine Lösung darstellen
  • Solar + Akku
    Wenn Sie ihren Lieblingslieferanten besuchen, dann finden Sie dort sicher auch Akku-Packs mit Solarzellen. Als Campingbedarf soll man damit auch "Outdoor" sein Smartphone aufladen können. Das klappt oft aber nicht, da die Erwartungen an die Leistung einer Solarzelle im direkten Sonnenlicht nicht immer realistisch sind. 5V und 1A -Ladestrom ist unrealistisch mit einer Solarzelle in den Abmessungen eines 5"-Smartphone. Schauen Sie sich mal die "Gartenleuchten" mit Solarzelle und AA-Zelle an. Das Licht des Tages kann schon für ein paar Stunden "LED-Betrieb" reichen.

Wenn die Aufgabenstellung wirklich so ist, dass nur ganz selten mal ein Wert zu ermitteln ist und keine aktive vom ESP8266 hin aufgebaut werden muss, dann kann der Baustein vermutlich am günstigsten mit Batterien betrieben werden. Selbst die 0,9mA im Standby können z.B. durch einen Akku mit Solarspeisung einen günstigen Betrieb z.B. im Garten erlauben. Von SparkFun gibt es sogar ein Modul mit integriertem LiPO-Laderegler und entsprechenden Anschlüssen:

Leider ist der USB-Anschluss nicht auch zugleich Programmierzugang. Aber so spart man sich nicht nur Teile sondern auch den Stromverbrauch eines USB/Seriell-Wandlers