Finalmente, encontrei uma solução! A Microsoft tem um programa gratuito do Research Labs chamado Joulemeter que estima o uso de energia do sistema geral e vários componentes:
Joulemeter is a software tool that estimates the power consumption of your computer. It tracks computer resources, such as CPU utilization and screen brightness, and estimates power usage.
Em laptops, ele usa circuitos internos de medição de potência que presumo que estejam presentes na maioria dos computadores. Para computadores de mesa, ele pode fazer estimativas ou usar um dispositivo de medição de energia externo para se calibrar.
Infelizmente, me deparei com alguns erros na calibração automática do meu laptop (possivelmente relacionados ao fato de que as baterias da HP não fornecem tantos dados de uso da bateria quanto os outros laptops), mas conseguiram calibrá-las manualmente.
Acabei de encontrar isso e ainda não tive muito tempo para brincar com ele, mas parece que ele fará o trabalho!