Eguzki zerbitzari baten lehen prototipoa karga kontrolagailu batekin. Argazkia:
2018ko irailean, Low-tech aldizkariko zaletu bat . Helburua energia-kontsumoa hainbeste murriztea zen, non eguzki-panel bat nahikoa izango zen etxeko zerbitzari autonomo baterako. Hau ez da erraza, guneak eguneko 24 orduetan funtzionatu behar duelako. Ea zer gertatu den azkenean.
Zerbitzarira joan zaitezke , egiaztatu egungo energia-kontsumoa eta bateriaren karga-maila. Webgunea orriaren eskaera gutxieneko eta trafiko minimo baterako optimizatuta dago, beraz, Habr-en trafikoaren gorakada jasan beharko luke. Garatzailearen kalkuluen arabera, bisitari bakar bakoitzeko energia-kontsumoa 0,021 Wh-koa da.
31ko urtarrilaren 2020ko egunsentia baino lehen, %42ko bateria geratzen zitzaion. Egunsentia Bartzelonan 8:04 ordu lokalean, eta ondoren korrontea eguzki-paneletik joan behar da.
Zergatik?
Duela hamar urte adituak Interneten garapenak gizartearen βdesmaterializazioanβ laguntzen duela, digitalizazio unibertsala -eta, ondorioz, energia-kontsumo orokorra murrizten duela-. Oker zeuden. Izan ere, Internetek berak eskatzen zuen , eta bolumen horiek hazten jarraitzen dute.
Informatika-enpresek energia iturri alternatiboetara aldatzeko ekimenak jarri dituzte martxan, baina hori ezinezkoa da orain. Datu-zentro guztiek munduko eguzki- eta haize-instalazio guztiek sortzen dutena baino hiru aldiz energia gehiago kontsumitzen dute. Are okerrago, eguzki plaken eta aerosorgailuen ekoizpena eta aldizkako ordezkapena , beraz, gaur egun ezinezkoa da erregai fosilak (petrolioa, gasa, uranioa) alde batera uztea. Baina erreserba hauek ez dute asko iraungo, beraz, ezinbestean pentsatu beharko dugu iturri berriztagarriekin nola bizi. Ordenagailuen azpiegituren funtzionamendua barne, web zerbitzariak barne.
Teknologia baxuko aldizkaria Web-orriak azkarregi puzten dira. Orrialdearen batez besteko tamaina handitu egin zen 2010etik 2018ra , eta mugikorrentzako guneetarako - 0,15 MBtik 1,6 MBra, estimazio kontserbadorea.
Trafiko bolumenaren igoera (informazio 1 megabyte transmititzeko behar den energia), eta horrek Interneten energia-kontsumoaren etengabeko igoera eragiten du. Gune astunagoak eta kargatuagoak sareko azpiegituraren karga areagotzeaz gain, ordenagailuen eta telefono adimendunen "bizi-zikloa" laburtzen dute, maizago bota behar baitira eta berriak sortu, eta horrek ere .
Eta, jakina, lan-karga handitzea bizimoduak berak sortzen du: jendeak ia denbora guztia Interneten ematen du eta hainbat web-zerbitzutan oinarritzen da. Dagoeneko zaila da gizarte modernoa hodeiko IT azpiegiturarik gabe imajinatzea (sare sozialak, berehalako mezulariak, posta, etab.)
Zerbitzariaren eta webgunearen konfigurazioa
Π Web zerbitzariaren hardware-konfigurazioa eta software pila zehatz-mehatz deskribatzen dira.
Taula bakarreko ordenagailua potentzia-kontsumo baxurako eta ezaugarri osagarri erabilgarriak, hala nola energia kudeatzeko txipa, aukeratutakoa . Arbelaren eta bateriaren egungo tentsioaren eta korrontearen estatistikak eskatzeko aukera ematen du. Mikrozirkuitua automatikoki bateriaren eta DC konektorearen arteko potentzia aldatzen du, non korrontea eguzki-paneletik isurtzen baita. Horrela, zerbitzariari etenik gabeko elikadura hornitzea posible da bateria-laguntzarekin.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
Hasieran, 6600 mAh-ko (24 Wh inguru) litio-polimeroko bateria bat aukeratu zen bateria gisa, ondoren 84,4 Wh-ko ahalmena zuen berun-azido bateria bat instalatu zen.
Sistema eragilea SD txarteletik abiarazten da. OSak 1 GB baino gehiago hartzen ez duen eta webgune estatikoa 30 MB ingurukoa den arren, ez zegoen zentzu ekonomikorik 10 16 GB Klase bat baino txikiagoa den txartela erostea.
Zerbitzaria Internetera konektatzen da Bartzelonako 100 Mbps etxeko konexio baten bidez eta kontsumo-bideratzaile estandar baten bidez. IP helbide estatiko bat dago gordeta. Ia edonork konfigura dezake gune hori bere apartamentuan; suebakiaren ezarpenak pixka bat aldatu behar dituzu portuak tokiko IPra birbidaltzeko:
80tik 80era HTTPrako ataka 443tik 443ra HTTPSrako ataka 22tik 22ra SSHrako
Sistema eragilea Debian banaketan eta nukleoan oinarrituta , AllWinner txipdun taula bakarrerako diseinatuta dagoena.
50 watt-eko eguzki-panela web zerbitzari baterako eta 10 watt-eko eguzki-panela egilearen apartamentuko egongela argiztatzeko.
Sistemak sortutako gune estatikoa (gune-sorgailua Python-en). Gune estatikoak azkarrago kargatzen dira eta CPU gutxiago kontsumitzen dute, beraz, dinamikoki sortutako orriak baino askoz eraginkorragoak dira energia-eraginkortasuna. Ikusi gaiaren iturburu kodea. .
Oso puntu garrantzitsu bat irudien konpresioa da, optimizazio hori gabe ia ezinezkoa baita web orriak megabyte 1 baino txikiagoak egitea. Optimizaziorako, argazkiak tonu erdiko irudi bihurtzea erabaki zen. Esaterako, hona hemen azken mendeko telefono-operadore emakumezkoen argazki bat zentrala batean, .
Eta hona hemen tamainaren gris-eskala optimizatutako irudi bat hiru kolorerekin (beltza, zuria, grisa). Ilusio optikoa dela eta, hiru kolore baino gehiago daudela iruditzen zaio ikusleari.
Tonu erdiko argazkiak tamaina optimizatzeko ez ezik (erabaki nahiko zalantzagarria), arrazoi estetikoengatik ere aukeratu ziren. Irudiak prozesatzeko teknika zahar honek ezaugarri estilistiko batzuk ditu, beraz, guneak diseinu berezia du.
Optimizazioaren ondoren, Low-tech Magazine webguneko 623 ilustrazio txikitu ziren tamaina 194,2 MBtik 21,3 MBra, hau da, %89.
Artikulu zahar guztiak Markdown-era bihurtu ziren artikulu berriak idazteko erraztasunerako, baita babeskopiak errazteko ere . Script eta jarraitzaile guztiak, baita logotipoak ere, gunetik kendu ziren. Bezeroaren arakatzailearen letra-tipo lehenetsia erabiltzen da. "Logo" gisa - aldizkariaren izena letra larriz ezkerrean gezi batekin: LOWβTECH MAGAZINE. Irudi baten ordez 16 byte baino ez.
Geldialdietan, "offline irakurketa" aukera antolatu da: testuak eta irudiak RSS jario batera esportatzen dira. %100eko edukiaren cachea gaituta dago, HTML barne.
Beste optimizazio bat HTTP2 ezarpenak gaitzea da nginx-en, eta horrek trafikoa apur bat murrizten du eta orrialdeak kargatzeko denbora murrizten du HTTP/1.1-rekin alderatuta. Taulak bost orrialde ezberdinetako emaitzak alderatzen ditu.
| | FP | GU | HS | FW | CW | |----------|-------|--------|--------|--------|------ -| | HTTP/1.1 | 1.46 s | 1.87s | 1.54s | 1.86 s | 1.89 s | | HTTP2 | 1.30s | 1.49 s | 1.54s | 1.79s | 1.55 s | | Irudiak | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | aurrezkiak | %11 | %21 | %0 | %4 | %18 |
Nginx konfigurazio osoa:
root@solarserver:/var/log/nginx# cat /etc/nginx/sites-enabled/solar.lowtechmagazine.com
# Expires map
map $sent_http_content_type $expires {
default off;
text/html 7d;
text/css max;
application/javascript max;
~image/ max;
}
server {
listen 80;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
location / {
return 301 https://$server_name$request_uri;
}
}
server{
listen 443 ssl http2;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
charset UTF-8; #improve page speed by sending the charset with the first response.
location / {
root /var/www/html/;
index index.html;
autoindex off;
}
#Caching (save html pages for 7 days, rest as long as possible, no caching on frontpage)
expires $expires;
location @index {
add_header Last-Modified $date_gmt;
add_header Cache-Control 'no-cache, no-store';
etag off;
expires off;
}
#error_page 404 /404.html;
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#error_page 500 502 503 504 /50x.html;
#location = /50x.html {
# root /var/www/;
#}
#Compression
gzip on;
gzip_disable "msie6";
gzip_vary on;
gzip_comp_level 6;
gzip_buffers 16 8k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
#Caching (save html page for 7 days, rest as long as possible)
expires $expires;
# Logs
access_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.access.log;
error_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.error.log;
# SSL Settings:
ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/privkey.pem;
# Improve HTTPS performance with session resumption
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_session_timeout 5m;
# Enable server-side protection against BEAST attacks
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers ECDH+AESGCM:ECDH+AES256:ECDH+AES128:DH+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5;
# Disable SSLv3
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# Lower the buffer size to increase TTFB
ssl_buffer_size 4k;
# Diffie-Hellman parameter for DHE ciphersuites
# $ sudo openssl dhparam -out /etc/ssl/certs/dhparam.pem 4096
ssl_dhparam /etc/ssl/certs/dhparam.pem;
# Enable HSTS (https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/HTTP_Strict_Transport_Security)
add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains";
# Enable OCSP stapling (http://blog.mozilla.org/security/2013/07/29/ocsp-stapling-in-firefox)
ssl_stapling on;
ssl_stapling_verify on;
ssl_trusted_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
resolver 87.98.175.85 193.183.98.66 valid=300s;
resolver_timeout 5s;
}15 hilabeteko lanaren emaitzak
12ko abenduaren 2018tik 28ko azaroaren 2019ra bitartean zerbitzariak erakutsi zuen . Horrek esan nahi du eguraldi txarraren ondorioz urteko geldialdi-denbora 399 ordukoa izan zela.
Baina azken bi hilabeteak kontuan hartzen ez badituzu, funtzionamendu-denbora % 98,2koa izan zen, eta geldialdia 152 ordukoa baino ez zen, garatzaileek idatzi dute. Egonkortasun-denbora % 80ra jaitsi zen azken bi hilabeteetan, software-eguneratze baten ondorioz energia-kontsumoa handitu zenean. Gauero gunea hainbat orduz jaisten zen.
Estatistiken arabera, urtean (3ko abenduaren 2018tik 24ko azaroaren 2019ra), zerbitzariaren elektrizitate-kontsumoa 9,53 kWh izan zen. Sistema fotovoltaikoan galera handiak erregistratu dira tentsio-eraldaketaren eta bateriaren deskargaren ondorioz. Eguzki-kontrolagailuak urteko 18,10 kWh-ko kontsumoa erakutsi zuen, hau da, sistemaren eraginkortasuna %50 ingurukoa da.
Diagrama sinplifikatua. Ez du erakusten 12tik 5era bitarteko tentsio-bihurgailurik eta bateria-ampere-ordu-neurgailurik
Azterketa-aldian, 865 bisitari berezik bisitatu zuten gunea. Eguzki-instalazioko energia-galera guztiak barne, bisitari bakar bakoitzeko energia-kontsumoa 000 Wh-koa izan zen. Horrela, sortzen den eguzki-energia kilowatt-ordu bat nahikoa da ia 0,021 bisitari bereziri zerbitzatzeko.
Esperimentuan, tamaina ezberdinetako eguzki plakak probatu ziren. Taulan tamaina ezberdinetako eguzki-panelak erabiltzen direnean ahalmen ezberdineko bateriak kargatzeko zenbat denbora beharko duten kalkuluak erakusten dira.
Web zerbitzariaren batez besteko energia-kontsumoa lehen urtean, energia-galera guztiak barne, 1,97 watt-ekoa izan zen. Kalkuluak erakusten du urteko gau laburrenean (8 ordu 50 minutu, ekainak 21) webgune bat gauez exekutatzen 17,40 watt-orduko biltegiratze-potentzia behar duela eta gau luzeenean (14 ordu 49 minutu, abenduak 21) 29,19 behar dituzula. .XNUMX Wh.
Berun-azidozko bateriak ez luketen ahalmenaren erditik behera deskargatu behar, zerbitzariak 60 Wh-ko bateria behar du gau luzeenean bizirauteko eguneko argi optimoarekin (2x29,19 Wh). Urte osoan, sistemak 86,4 Wh-ko bateriarekin eta 50 watteko eguzki-panel batekin funtzionatu zuen, eta orduan aipatutako %95-98ko denbora-tartea lortu zen.
Epea % 100
% 100eko funtzionamendurako, beharrezkoa da bateriaren edukiera handitzea. Eguraldi oso txarra duen egun bat konpentsatzeko (energia-sorkuntza esanguratsurik gabe), 47,28 watt-orduko (24 ordu Γ 1,97 watt) biltegiratzea behar da.
1ko abenduaren 2019etik 12ko urtarrilaren 2020ra, 168 watt-eko bateria instalatu zen sisteman, 84 watt-orduko biltegiratze ahalmen praktikoa duena. Biltegiratze nahikoa da gunea bi gau eta egun batean martxan mantentzeko. Konfigurazioa urteko aldirik ilunenetan probatu zen, baina eguraldia nahiko ona izan zen, eta zehaztutako epean denbora % 100ekoa izan zen.
Baina hainbat urtez % 100eko funtzionamendua bermatzeko, kasurik okerrenari aurre egin beharko diozu, eguraldi txarrak egun batzuetan irauten duenean. Kalkuluak erakusten du webgune bat lau egunez sarean mantentzeko energia baxua edo ez sortzeko, 440 watt-orduko edukiera duen berun-azido bateria beharko zenuke, hau da, auto baten bateriaren tamainakoa.
Praktikan, eguraldi-baldintza onetan, 48 Wh-ko berun-azidozko bateria batek zerbitzaria martxotik irailera arte mantenduko du gau osoan zehar. 24 Wh-ko bateria batek gehienez 6 orduko iraupena izango du zerbitzariak, hau da, gauero itzaliko da, nahiz eta hilabetearen arabera ordu ezberdinetan.
Orokorrean, gune batzuek ez dute gauez lan egin behar, bisitari kopurua gutxienekoa denean, diote Low-tech Magazineko mutilek. Adibidez, hau eskualdeko hiriko argitalpena bada, non beste ordu-eremuetako bisitariak ez diren etortzen, bertako bizilagunak baizik.
Hau da, trafiko ezberdina eta funtzionamendu-denbora ezberdina duten guneetarako, ahalmen ezberdineko bateriak eta tamaina ezberdineko eguzki plakak behar dira.
Egileak zenbat energia behar den kalkulatzen du produkzioa eguzki-panelak beraiek (gorpuztutako energia) eta zenbat ateratzen den zenbateko hori 10 urteko zerbitzu-bizitza espero baduzu zatitzen baduzu.
Horrela, panelen ekoizpenean eta funtzionamenduan kontsumitzen diren erregai fosilen baliokidea kalkula daiteke. Low-tech Magazine aldizkariak funtzionamenduaren lehen urtean beren sistemak (50 W-ko panela, 86,4 Wh-ko bateria) gutxi gorabehera 9 kg isuri "sortu" zituela, edo 3 litro gasolina erretzearen baliokidea: 50-ko bat baino gutxi gorabehera. urteko bidaiarien km-ko bidaia.
Zerbitzaria eguzki-plaketatik ez, sare elektriko orokorretik elikatzen bada, badirudi emisio baliokideak sei aldiz txikiagoak direla: 1,54 kg (Espainiako energia sektoreak energia alternatiboen eta zentral nuklearren kuota handia du). Baina hau ez da konparazio guztiz zuzena, idazten du egileak, eguzki-azpiegituraren energia gorpuztua kontuan hartzen duelako, baina ez du kontuan hartzen energia-sare orokorrerako adierazle hori, hau da, bere eraikuntza eta euskarri kostuak. .
Hobekuntza gehiago
Azken denboran, zerbitzariaren energia-kontsumoa murriztu duten optimizazio ugari egin dira. Esaterako, une batean garatzaileak ohartu ziren 6,63 TB-ko trafikoaren 11,15 TB sortu zirela minutu gutxian behin edukia ateratzen zuen RSS jario oker baten inplementazio batek. Akats hau konpondu ondoren, zerbitzariaren energia-kontsumoa (energia-galerak kenduta) 1,14 W-tik 0,95 W-ra gutxi gorabehera jaitsi da. Irabaziak txikia dirudi, baina 0,19 W-ko diferentziak eguneko 4,56 watt-ordu esan nahi du, hau da, zerbitzariaren 2,5 ordu baino gehiagoko bateriaren iraupenari dagokio.
Lehenengo urtean, eraginkortasuna % 50 baino ez zen izan. Bateria kargatzean eta deskargatzean galerak ikusi ziren (% 22), baita tentsioa 12 V (eguzki fotovoltaikoa) 5 V (USB) bihurtzean ere, non galerak % 28 arte izan ziren. Garatzaileak onartzen du tentsio-bihurgailu ezin hobea duela (USB barneratu gabeko kontrolagailua), beraz, puntu hau optimizatu dezakezu edo 5 V-ko eguzki-instalazio batera aldatu dezakezu.
Energia biltegiratzeko eraginkortasuna hobetzeko, berun-azidozko bateriak litio-ioizko bateria garestiagoekin ordezkatu daitezke, karga/deskarga-galera txikiagoak dituztenak (<% 10). Orain diseinatzailea konpaktu bat aztertzen ari da (CAES), hamarkadetako bizitza du, eta horrek karbono aztarna txikiagoa dakar bere ekoizpenean.
Aire konprimituko energia metagailu trinkoa,
Aerosorgailu gehigarri bat instalatzea aztertzen ari da (izan daiteke ) eta eguzki-jarraitzaile bat instalatzea panelak eguzkirantz biratzeko. Jarraitzaileak elektrizitate ekoizpena %30 handitzeko aukera ematen du.
Sistemaren eraginkortasuna handitzeko beste modu bat eskalatzea da. Sortu webgune gehiago zerbitzarian eta abiarazi zerbitzari gehiago. Orduan, gune bakoitzeko energia-kontsumoa gutxituko da.
Eguzki ostalaritza enpresa. Ilustrazioa: Diego Marmolejo
Zure apartamentuko balkoi osoa eguzki plakekin estaltzen baduzu eta eguzki-web hosting enpresa bat irekitzen baduzu, bezero bakoitzeko kostua webgune bakar batena baino nabarmen txikiagoa izango da: eskala-ekonomiak.
Orokorrean, esperimentu honek frogatzen du, muga batzuk kontuan hartuta, guztiz posible dela ordenagailu-azpiegiturak energia-iturri berriztagarriekin exekutatu ahal izatea.
Teorian, halako zerbitzari batek bateriarik gabe ere egin lezake munduko beste leku batzuetan islatuz gero. Adibidez, instalatu ispiluak Zelanda Berrian eta Txilen. Bertan eguzki panelek funtzionatuko dute Bartzelonan gaua denean.
Iturria: www.habr.com