Wie viele Kilowattstunden Strom braucht
ein iPhone im Jahr?

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Update: Bei der Umrechnung der täglichen Beladung wurde ich auf einen kleinen Fehler in der Nachkommastelle hingewiesen. Diesen habe ich jetzt korrigiert und die Gesamtrechnung entsprechend angepasst.

Smartphones sind Trendgeräte. Mobiler Taschencomputer und Telefon in einem. Aber wie viel Strom benötigt solch ein Gerät eigentlich pro Jahr und wie sieht die Gesamtenergiebilanz aus?

Nehmen wir zum Beispiel Apples iPhone 5.

(Dieses soll nur zur Illustration dienen, man könnte auch einen beliebigen anderen Hersteller für die nachfolgende Rechnung nutzen. Die Energiebilanz sollte zumindest ähnlich sein).

Nehmen wir des Weiteren an, wir nutzen das Gerät durchschnittlich 3 Stunden am Tag zum Surfen im Internet. Hersteller Apple gibt die Laufzeit des iPhone beim Internetsurfen mit 8 Stunden an. Nehmen wir also weiterhin an, das wir das Gerät daher jeden zweiten Tag neu Aufladen, bei einer Restkapazität des Akkus von 25 Prozent (= 2 Stunden Restlaufzeit).

Es ist im Übrigen vernünftig, den Akku nie vollständig zu entladen, da man damit dessen Lebensdauer deutlich erhöhen kann. Daher die hier angenommene Restkapazität. Apple selbst gibt dazu noch einige weitere Tipps.

Der Akku des iPhone 5 hat eine Kapazität von 1440 mAh bei 3,8V. Das entspricht 5472 mWh (1440mAh * 3,8V) oder rund 5,5 Wh oder 0,0055 kWh.

Der Akku hat in unserer Rechnung eine angenommene Restkapazität von 25 Prozent (=1,375Wh). Das heißt, wir würden jeden zweiten Tag eine Energie von 4,125 Wh oder 0,004125 kWh aufladen, um den Akku wieder vollständig auf 5,5 Wh zu füllen.

Der Akku des iPhone wird über ein Netzteil geladen. Dabei fallen Verluste an. Apple selbst gibt bei der in Europa gebräuchlichen Netzspannung von 230V eine Effizienz des Original-Netzteils von 70 Prozent an. Um also die benötigten 4,125 Wh im Akku aufzuladen, benötigen wir rund 5,9 Wh oder 0,0059 kWh (100*4,125/70).

Wir laden das iPhone mit dieser Energie jeden zweiten Tag auf. Ein Jahr hat 365 Tage. Also laden wir den Akku des iPhone aufgerundet 183 x im Jahr mit 0,0059 kWh auf.

 

Das entspricht einem Energiebedarf von rund 1,1  kWh (183*0,0059 kWh) pro Jahr. Angenommen, eine Kilowattstunde kostet 30 Eurocent. Dann kostet uns der Strom zum Laden des iPhone pro Jahr  33 Eurocent oder knapp unter 0,09 Cent pro Tag.

 

Angenommen, wir nutzen das iPhone noch öfter und müssen es jeden Tag bei einer Restkapazität von 25 Prozent aufladen. Dann benötigen wir im Jahr 2,2 Kilowattstunden zu 66 Cent bzw. knapp unter 0,18 Cent pro Tag.

Angenommen, wir würden zum Internetsurfen statt des iPhone einen sparsamen Laptop benutzen – ebenfalls 3 Stunden am Tag bei einer Leistungsaufnahme ab Netzteil von 30 Watt. Dann würden wir pro Tag schon 90 Wh oder 0,09 kWh benötigen bzw. im Jahr rund 33 kWh (365*0,09Wh).

Angenommen, wir würden statt dem Laptop einen älteren Desktop-PC zum Surfen im Internet nutzen. Angenommen, dieser würde 90 Watt im Office-Betrieb benötigen. Angenommen, wir surfen wieder 3 Stunden am Tag im Internet. Dann würden wir pro Tag schon 0,27 kWh (3h*90W) und im Jahr rund 99 kWh dafür benötigen – rund 90x mehr als bei unserer Rechnung mit dem iPhone.

In Deutschland gibt es 31 Millionen Smartphone-Nutzer. Nehmen wir an, sie hätten alle das gleiche iPhone 5. Nehmen wir weiterhin an, sie würden wie im obigen Beispiel täglich 3 Stunden im Internet surfen und das iPhone bei einer Restkapazität des Akkus von 25 Prozent jeden zweiten Tag vollladen. Das sind dann

 

31.000.000 * 1,1 kWh = 34,1 Millionen kWh oder 34.100 MWh oder 34,1 GWh.

 

Der Bruttostromverbrauch lag in Deutschland im Jahr 2012 bei 594 TWh oder 594.000 GWh.

Das entspricht durchschnittlich

 

1622 GWh oder 1.622.000 MWh oder durchschnittlich 1,6 Milliarden kWh pro Tag.

 

(= 594.000GWh/366; da 2012 ein Schaltjahr war, teilen wir durch 366 Tage).

 

Hinweis: Dieser durchschnittliche Tagesverbrauch ist nur theoretischer Natur, da der Strombedarf an einem kalten Wintertage höher als an einem Sommertag und der Strombedarf an einem Wochenende deutlich geringer als an einem Werktag ist. Zudem schwankt der Strombedarf noch über den Tagverlauf signifikant.

Ein Tag hat 24 Stunden.

Pro Stunde benötigen wir im Durchschnitt in ganz Deutschland also rund 67,6 GWh Strom.

Das entspricht 67,7 Millionen kWh pro Stunde.

Der im oberen Abschnitt angenommene Jahresstrombedarf von 31 Millionen Smartphones beträgt also gerade einmal rund 30 Minuten des Gesamtstrombedarfs Deutschlands des Jahres 2012.

Und von diesen 30 Minuten werfen wir schon 9 Minuten nutzlos weg, weil das Ladenetzteil nur eine Effizienz von 70 Prozent hat.

Da wir das iPhone zum Surfen im Internet nutzen, fallen weitere Energieaufwendungen für die dafür benötigte Infrastruktur an. So verbrauchten Rechenzentren und Server in Deutschland im Jahr 2011 9,7 TWh oder 9700 GWh Strom – das entspricht dem 280-fachen des hier simplifiziert angenommenen Jahresstrombedarfs von 31 Millionen Smartphones. Unter der hier stark vereinfachten Annahme, dass alle Rechenzentren und Server in Deutschland ausschließlich für die Nutzung durch Smartphones betrieben werden.

 

Weiterhin wir das iPhone in  der VR China produziert.

Das iPhone 5 selbst wiegt 112 Gramm. 31 Millionen iPhones würden also 3.472.000 Kilogramm oder 3472 Tonnen wiegen. Das Gewicht der Verpackung eines iPhone 5 (US Configuration) beträgt weitere 129 Gramm. Also bei 31 Millionen iPhones weitere 3.999.000 Kilogramm oder 3999 Tonnen. Das Gesamtgewicht aller 31 Millionen Smartphones inklusive Verpackung würde nun 7471 Tonnen betragen.

 

Angenommen, ein sehr modernes Frachtflugzeug verbraucht auf 100 Kilometer und 100 Kilo Ladung 3 Liter Kerosin. Angenommen, die iPhones werden nun per Flugzeug von China (Shenzen) zur DHL-Logistikdrehscheibe nach Leipzig geflogen. Das entspricht einer Entfernung von 8849 Kilometer Luftlinie.

 

Dann bräuchte es für die einfache Strecke (Luftlinie) Shenzen – Leipzig 265,5 Liter Kerosin pro 100 Kilogramm Fracht. Oder 2,65 Liter pro Kilogramm. Um 31 Millionen iPhones von Shenzen nach Leipzig zu transportieren wären demzufolge 7471Tonnen * 1000 * 2,65 Liter Kerosin notwendig.

 

Das entspricht insgesamt 19.798.150 Litern Kerosin. Also über 19 Millionen Liter. Oder über 390.000 Tankfüllungen eines VW GOLF VII, dessen Tank ein Volumen von rund 50 Litern besitzt.

Ein Liter Kerosin besitzt eine Energiedichte von 33 MJ.

1 MJ sind 0,273 kWh.

Ein Liter Kerosin hat demnach eine Energiedichte von rund 9 kWh.

Für den Transport im Flugzeug von 31 Millionen Smartphones von China nach Deutschland bräuchte man demzufolge 178.183.350 kWh oder 178.183 MWh oder rund 178 GWh Energie.

Allein für den Transport von 31 Millionen Smartphones nach Deutschland bräuchte man also etwas mehr als 50 Prozent der Energie, welche diese Geräte pro Jahr an Energie für Ihren Betrieb benötigen. Unter den stark vereinfachten Annahmen, die wir unserer Beispielrechnung zugrunde legen und unter der Annahme, das alle Geräte per Flugzeug nach Deutschland importiert werden.

 

Weiterhin…

 

…der Gewichtsanteil von Aluminium beträgt beim iPhone 5 rund 21 Gramm. Bei 31 Millionen iPhones wären das 651.000 kg oder 651 Tonnen Aluminium. Um 1 kg Aluminium herzustellen, benötigen wir zwischen 12,9 und 17,7 kWh elektrische Energie.

 

Nehmen wir für unsere Rechnung einen Wert von 14 kWh pro erzeugtem Kilogramm Aluminium an. Dieser Wert bezieht sich ausschließlich auf die Schmelzflusselektrolyse. Die Energie, die im Bergbau und für den Transport zum Elektrolyseofen, für die Bearbeitung und dem Transport zur Endfertigung benötigt wird, klammern wir aus.

Also benötigen wir für die 651 Tonnen Aluminium von 31 Millionen iPhones weitere 9.114.000 kWh. Also über 9 Millionen Kilowattstunden.

 

Neben Aluminium besteht ein iPhone 5 noch aus 18 Gramm rostfreiem Stahl. 31 Millionen iPhones bestehen demzufolge aus insgesamt 558.000 kg bzw. 558 Tonnen Edelstahl.

Nehmen wir an, wir benötigen für die Herstellung von einem Kilogramm Edelstahl 7 kWh. Dann benötigen wir für die 558 Tonnen weitere 3,9 Millionen Kilowattstunden Energie.

Neben Aluminium und Stahl besteht jedes iPhone 5 noch aus 18 Gramm Glas. Bei 31 Millionen iPhones wären das dann 558.000 Kilogramm oder 558 Tonnen Glas. Nehmen wir an, wir benötigen zur Herstellung von 1 kg Glas 4 kWh Energie. Weitere 2,23 Millionen Kilowattstunden kommen in unserer Rechnung dazu.

 

In unserer Beispielrechnung beträgt der Strombedarf  pro Jahr und iPhone 1,1 kWh.

 

Aber allein für den Transport per (hier angenommen) Luftfracht von China nach Deutschland würden weitere 5,7 kWh pro iPhone benötigt.

 

Für die Herstellung von 50 Prozent (57 Gramm) der Ausgangsmaterialien kommen geschätzte weitere rund 0,5 kWh hinzu (0,294 kWh für Aluminium + 0,125 kWh für Edelstahl + 0,07 kWh für Glas). Und dieser Energiebedarf bezieht sich nur auf die reine Herstellung der Materialien. Hinzu kommen die Energieaufwendungen in den Bergwerken und für den Transport der Rohstoffe zur Aufbereitung und Endfertigung. Weiterhin fallen Energiekosten für die Verpackung an (auch wenn Apple hier einen hohen Recyclinganteil verspricht). Weiterhin gehen wir hier von niedrigen Schätzwerten aus. Bei der Aluminiumherstellung könnte man statt 14 kWh elektrischen Strom auch 42 kWh Primärenergiebedarf annehmen, falls die Stromerzeugung überwiegend durch Kohlekraftwerke mit niedrigem Wirkungsgrad stattfindet. Ganz davon abgesehen, das die Infrastruktur für die App-Anwendungen und das Internet weitere Energieaufwendungen verursacht.

 

Vermutlich sind die Energieaufwendungen allein für die Produktion eines iPhones noch weitaus höher. Apple selbst gibt die anteiligen CO2-Emmissionen über den gesamten Produktlebenszyklus allein für die Produktion mit über 75 Prozent an. Die individuelle Einzelnutzung (18 Prozent) sowie Transport (4 Prozent) und Recycling (2 Prozent) machen vergleichsweise wenig aus. Gehen wir jetzt davon aus, das sich CO2-Anteil äquivalent zum Energieverbrauch verhält, wären das schon deutlich mehr als die hier geschätzten Werte.

 

Insgesamt entstehen laut Apple über 75 Kilogramm CO2 über den gesamten Produktlebenszyklus eines iPhone 5.

 

Fazit: Smartphones wie das iPhone 5 verbrauchen zwar nicht viel Energie während der täglichen Nutzung, allerdings ist diese Bilanz nur eine Seite der Medaille. Für die Produktion, Transport sowie den Betrieb von Infrastruktur (Internet, Mobilfunk, Rechenzentren) wird erheblich mehr Energie benötigt.

4 thoughts on “Wie viele Kilowattstunden Strom braucht
ein iPhone im Jahr?

  1. Also mein Ladegerät (anderes Telefon, aber noch nicht sehr alt) hat als Input 220V / 0,3 A (Leistungsaufnahme somit 66W) und ich stecke es täglich 1h an. Würde also 365 x 66 W x 1h (ca. 24kWh) verbrauchen und das ergibt dann mit den 30 ct. insgesamt 7,23 €, oder nicht? Immer noch nicht sehr viel, aber die 1€ (und darunter) Rechnungen scheinen mir schon etwas gewagt.

    • Hallo Kurt,

      66 Watt für ein Handynetzteil ist viel zu viel. Wichtig ist nicht die Eingangsspannung von 220V, sondern die Ausgangsspannung DC. Der Output DC des Ladegerätes dürfte da viel eher bei herkömmlichen 5V / 0,3A liegen, also bei 1,5 Watt.

  2. Danke. Eine sehr schöne Total-Cost-of-Ownership Betrachtung mit Offenlegung der Annahmen. Was mich noch interessieren würde, ist die Entsorgung von Geräten und Infrastrastruktur einzubeziehen.

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