A 'chiad prototype de sholaraiche grèine le rianadair cosgais. Dealbh:
San t-Sultain 2018, neach-dealasach bho Low-tech Magazine . B’ e an t-amas caitheamh lùtha a lughdachadh cho mòr is gum biodh aon phannal grèine gu leòr airson frithealaiche dachaigh fèin-aoigheachd. Chan eil seo furasta, oir feumaidh an làrach obrachadh 24 uair san latha. Chì sinn dè thachair aig a’ cheann thall.
Faodaidh tu a dhol chun an fhrithealaiche , thoir sùil air caitheamh cumhachd gnàthach agus ìre cosgais bataraidh. Tha an làrach air a bharrrachadh airson an àireamh as lugha de dh’ iarrtasan bhon duilleag agus glè bheag de thrafaig, agus mar sin bu chòir dha seasamh ri àrdachadh ann an trafaic bho Habr. A rèir àireamhachadh an leasaiche, is e caitheamh lùtha gach neach-tadhail sònraichte 0,021 Wh.
Dìreach ron bhriseadh air 31 Faoilleach 2020, bha bataraidh 42% air fhàgail aige. Dawn ann am Barcelona aig 8:04 àm ionadail, agus às deidh sin bu chòir sruth sruthadh bhon phanal grèine.
Carson?
Deich bliadhna air ais eòlaichean gu bheil leasachadh an eadar-lìn a’ cur ri “dematerialization” a’ chomainn, digiteachadh uile-choitcheann - agus, mar thoradh air sin, lùghdachadh ann an caitheamh lùtha san fharsaingeachd. Bha iad ceàrr. Gu dearbh, dh'iarr an eadar-lìon fhèin , agus tha na h-àireamhan sin a 'sìor fhàs.
Tha companaidhean IT air iomairtean a chuir air bhog gus gluasad gu stòran cumhachd eile, ach tha seo do-dhèanta a-nis. Bidh a h-uile ionad dàta ag ithe trì tursan nas motha de lùth na tha a h-uile ionad grèine is gaoithe san t-saoghal a’ gineadh. Nas miosa buileach, cinneasachadh agus ath-chur gu cunbhalach de phannalan grèine agus roth-uidheaman gaoithe Mar sin, tha e dìreach do-dhèanta an-diugh a bhith a 'trèigsinn connadh fosail (ola, gas, uranium). Ach cha mhair na cùl-stòran sin fada, agus mar sin tha e do-sheachanta gum feum sinn smaoineachadh air mar a chumas sinn beò air stòran ath-nuadhachail. A’ toirt a-steach obrachadh bun-structair coimpiutair, a’ toirt a-steach frithealaichean lìn.
Iris le teicneòlas ìosal Bidh duilleagan lìn a’ fàs ro luath. Mheudaich meud duilleag cuibheasach bho 2010 gu 2018 , agus airson làraichean gluasadach - bho 0,15 MB gu 1,6 MB, tuairmse glèidhteach.
Meudachadh ann an tomhas trafaic (an lùth a dh ’fheumar gus 1 megabyte de dh’ fhiosrachadh a tharraing), a dh’ adhbhraicheas àrdachadh cunbhalach ann an caitheamh lùtha eadar-lìn. Bidh làraich nas truime agus nas luchdaichte chan ann a-mhàin ag àrdachadh an luchd air bun-structar an lìonraidh, ach cuideachd a’ giorrachadh “cearcall-beatha” choimpiutairean agus fònaichean sgairteil, a dh’ fheumar a thilgeil a-mach nas trice agus feadhainn ùra a thoirt gu buil, a tha cuideachd .
Agus gu dearbh, tha an t-uallach obrach nas motha air a chruthachadh leis an dòigh-beatha fhèin: bidh daoine a 'caitheamh cha mhòr a h-uile ùine air an eadar-lìon agus gu mòr an urra ri diofar sheirbheisean lìn. Tha e mar-thà duilich a bhith a’ smaoineachadh air comann-sòisealta an latha an-diugh às aonais bun-structar IT sgòthan (lìonraidhean sòisealta, teachdairean sa bhad, post, msaa.)
Suidheachadh frithealaiche agus làrach-lìn
В Thathas a’ toirt cunntas mionaideach air rèiteachadh bathar-cruaidh agus cruach bathar-bog an fhrithealaiche lìn.
Coimpiutar bòrd singilte air a thaghadh airson caitheamh cumhachd ìosal agus feartan a bharrachd feumail leithid chip riaghlaidh cumhachd . Leigidh e leat staitistig iarraidh air an bholtadh gnàthach agus an t-sruth bhon bhòrd agus am bataraidh. Bidh am microcircuit gu fèin-ghluasadach ag atharrachadh cumhachd eadar am bataraidh agus an ceanglaiche DC, far a bheil sruth a’ sruthadh bhon phannal grèine. Mar sin, tha e comasach solar cumhachd gun bhriseadh don fhrithealaiche le taic bataraidh.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
An toiseach, chaidh bataraidh lithium-polymer le comas 6600 mAh (mu 24 Wh) a thaghadh mar bataraidh, an uairsin chaidh bataraidh luaidhe-acid le comas 84,4 Wh a chuir a-steach.
Bidh an siostam obrachaidh a’ putadh bhon chairt SD. Ged nach eil an OS a’ gabhail barrachd air 1 GB agus gu bheil an làrach-lìn statach timcheall air 30 MB, cha robh ciall eaconamach ann a bhith a’ ceannach cairt nas lugha na Clas 10 16 GB.
Bidh an frithealaiche a’ ceangal ris an eadar-lìn tro cheangal dachaigh 100Mbps ann am Barcelona agus router àbhaisteach luchd-cleachdaidh. Tha seòladh IP statach glèidhte air a shon. Faodaidh cha mhòr duine a leithid de làrach a stèidheachadh san àros aca; feumaidh tu beagan atharrachadh air na roghainnean balla-teine gus puirt a chuir air adhart gu IP ionadail:
Port 80 gu 80 airson HTTP Port 443 gu 443 airson HTTPS Port 22 gu 22 airson SSH
siostam-obrachaidh stèidhichte air cuairteachadh Debian agus kernel , a tha air a dhealbhadh airson bùird singilte le chips AllWinner.
Pannal grèine 50-watt airson frithealaiche lìn agus pannal grèine 10-watt airson an seòmar-suidhe a lasadh ann an àros an ùghdair
Làrach statach air a chruthachadh leis an t-siostam (gineadair làrach ann am Python). Bidh làraichean statach a’ luchdachadh nas luaithe agus chan eil iad cho dian air CPU, agus mar sin tha iad tòrr nas lùth-èifeachdaiche na duilleagan air an cruthachadh gu dinamach. Faic an còd tùsail airson a’ chuspair. .
Is e puing glè chudromach a tha ann an teannachadh ìomhaighean, oir às aonais an optimization seo tha e cha mhòr do-dhèanta duilleagan lìn a dhèanamh nas lugha na 1 megabyte. Airson optimization, chaidh co-dhùnadh na dealbhan a thionndadh gu ìomhaighean leth-thòna. Mar eisimpleir, seo dealbh de luchd-obrachaidh fòn boireann air suidse anns an linn mu dheireadh, .
Agus seo dealbh de sgèile-gràin làn-leasaichte de mheud le trì dathan (dubh, geal, liath). Mar thoradh air an mealladh optigeach, tha e coltach don neach-coimhead gu bheil barrachd air trì dathan ann.
Chaidh dealbhan Halftone a thaghadh chan ann a-mhàin airson meud a mheudachadh (co-dhùnadh caran amharasach), ach cuideachd airson adhbharan bòidhchead. Tha feartan stoidhle sònraichte aig an t-seann dòigh giollachd ìomhaighean seo, agus mar sin tha dealbhadh caran sònraichte aig an làrach.
Às deidh optimization, chaidh 623 dealbh air làrach-lìn Low-tech Magazine sìos ann am meud bho 194,2 MB gu 21,3 MB, is e sin, le 89%.
Chaidh a h-uile seann artaigil atharrachadh gu Markdown airson a bhith furasta artaigilean ùra a sgrìobhadh, a bharrachd air a bhith furasta an cùl-taic tro . Chaidh a h-uile sgriobt agus rianadair, a bharrachd air suaicheantasan, a thoirt air falbh bhon làrach. Tha an cruth-clò bunaiteach ann am brabhsair an neach-dèiligidh air a chleachdadh. Mar "suaicheantas" - ainm na h-iris ann an litrichean mòra le saighead air an taobh chlì: LOW←TECH MAGAZINE. Dìreach 16 bytes an àite dealbh.
Ma tha ùine downt ann, chaidh an comas “leughadh far-loidhne” a chuir air dòigh: tha teacsaichean agus dealbhan air an às-mhalairt gu biadhadh RSS. Tha tasgadh de shusbaint 100% air a chomasachadh, a’ toirt a-steach HTML.
Tha optimization eile a ’comasachadh roghainnean HTTP2 ann an nginx, a lughdaicheas beagan trafaic agus a lughdaicheas ùine luchdachadh dhuilleagan an taca ri HTTP / 1.1. Tha an clàr a’ dèanamh coimeas eadar na toraidhean airson còig diofar dhuilleagan.
| | FP | SINN | HS | FW | CW | |-----------------|------|-------|-------| -| | HTTP/1.1 | 1.46sg | 1.87sg | 1.54sg | 1.86sg | 1.89an | | HTTP2 | 1.30an | 1.49an | 1.54sg | 1.79an | 1.55s | | Dealbhan | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | sàbhalaidhean | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Suidheachadh làn nginx:
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;
}Toraidhean obrach 15 mìosan
Airson na h-ùine bho 12 Dùbhlachd, 2018 gu 28 Samhain, 2019, sheall am frithealaiche . Tha seo a' ciallachadh gur e 399 uairean an ùine downt airson na bliadhna ri linn na droch shìde.
Ach mura toir thu aire don dà mhìos a dh’ fhalbh, b ’e an uptime 98,2%, agus cha robh an ùine downt ach 152 uair, sgrìobh an luchd-leasachaidh. Thuit uptime gu 80% anns an dà mhìos a dh’ fhalbh nuair a mheudaich caitheamh cumhachd mar thoradh air ùrachadh bathar-bog. Gach oidhche chaidh an làrach sìos airson grunn uairean a thìde.
A rèir staitistig, airson na bliadhna (bho 3 Dùbhlachd, 2018 gu 24 Samhain, 2019), b’ e caitheamh dealain an fhrithealaiche 9,53 kWh. Chaidh call mòr san t-siostam photovoltaic mar thoradh air tionndadh bholtaids agus sgaoileadh bataraidh a chlàradh. Sheall an rianadair grèine caitheamh bliadhnail de 18,10 kWh, a tha a’ ciallachadh gu bheil èifeachdas an t-siostaim timcheall air 50%.
Diagram nas sìmplidhe. Chan eil e a’ sealltainn inneal-tionndaidh bholtachd bho 12 gu 5 volts agus meatair bataraidh ampere-uair
Rè ùine an sgrùdaidh, thadhail 865 neach-tadhail sònraichte air an làrach. A’ toirt a-steach a h-uile call lùtha ann an stàladh na grèine, b’ e an caitheamh lùtha gach neach-tadhail sònraichte 000 Wh. Mar sin, tha aon kilowatt-uair de lùth grèine air a chruthachadh gu leòr airson faisg air 0,021 neach-tadhail sònraichte a fhrithealadh.
Rè an deuchainn, chaidh panalan grèine de dhiofar mheudan a dhearbhadh. Tha an clàr a’ sealltainn àireamhachadh air dè cho fada ’s a bheir e gus bataraidhean de dhiofar chomasan a ghearradh nuair a bhios tu a’ cleachdadh panalan grèine de dhiofar mheudan.
B’ e caitheamh cumhachd cuibheasach an fhrithealaiche lìn sa chiad bhliadhna, a’ toirt a-steach a h-uile call lùtha, 1,97 Watts. Tha an àireamhachadh a’ sealltainn gu bheil feum air 8 watt-uair de chumhachd stòraidh airson a bhith a’ ruith làrach-lìn thar oidhche air an oidhche as giorra den bhliadhna (50 uairean 21 mionaid, 17,40 Ògmhios), agus air an oidhche as fhaide (14 uairean 49 mionaidean, 21 Dùbhlachd) feumaidh tu 29,19 .XNUMX Wh.
Leis nach bu chòir bataraidhean searbhag luaidhe a dhol a-mach nas ìsle na leth comas, feumaidh am frithealaiche bataraidh 60 Wh gus a bhith beò air an oidhche as fhaide le solas tron latha as fheàrr (2x29,19 Wh). Airson a’ mhòr-chuid den bhliadhna, bha an siostam ag obair le bataraidh 86,4 Wh agus panal grèine 50-watt, agus an uairsin chaidh an ùrachadh 95-98% a chaidh ainmeachadh roimhe a choileanadh.
Uptime 100%
Airson 100% uptime, feumar comas bataraidh àrdachadh. Gus dìoladh a dhèanamh airson aon latha de dhroch shìde (às aonais gineadh cumhachd mòr), tha feum air 47,28 watt-uairean (24 uair × 1,97 watt) de stòradh.
Bho 1 Dùbhlachd 2019 gu 12 Faoilleach 2020, chaidh bataraidh 168-watt a chuir a-steach san t-siostam, aig a bheil comas stòraidh practaigeach de 84 uairean watt. Tha seo na stòradh gu leòr gus an làrach a chumail a’ dol airson dà oidhche agus aon latha. Chaidh an rèiteachadh a dhearbhadh anns an ùine as dorcha den bhliadhna, ach bha an aimsir gu math math - agus thar na h-ùine ainmichte bha an ùine ùrachadh 100%.
Ach gus gealltainn 100% uptime airson grunn bhliadhnaichean, feumaidh tu ullachadh airson an t-suidheachadh as miosa, nuair a mhaireas droch shìde airson grunn làithean. Tha an àireamhachadh a’ sealltainn, gus làrach-lìn a chumail air-loidhne airson ceithir latha le gineadh lùth ìosal no gun a bhith, bhiodh feum agad air bataraidh searbhag luaidhe le comas 440 watt-uairean, is e sin meud bataraidh càr.
Ann an cleachdadh, ann an deagh shìde, cumaidh bataraidh searbhag luaidhe 48 Wh am frithealaiche a’ ruith thar oidhche bhon Mhàrt chun t-Sultain. Mairidh bataraidh 24 Wh air an fhrithealaiche airson 6 uairean aig a’ char as àirde, a’ ciallachadh gun dùin e sìos a h-uile h-oidhche, ged a bhios e aig amannan eadar-dhealaichte a rèir na mìos.
Gu h-iomlan, chan fheum cuid de làraich a bhith ag obair air an oidhche, nuair a tha an àireamh de luchd-tadhail cho beag, abair na balaich bho Iris Teicneòlas Ìosal. Mar eisimpleir, mas e foillseachadh baile-mòr roinneil a tha seo, far nach tig luchd-tadhail bho shònaichean ùine eile, ach dìreach luchd-còmhnaidh ionadail.
Is e sin, airson làraich le trafaic eadar-dhealaichte agus uptime eadar-dhealaichte, tha feum air bataraidhean de dhiofar chomasan agus panalan grèine de dhiofar mheudan.
Tha an t-ùghdar a’ toirt cunntas air an ìre de lùth a tha a dhìth air a shon riochdachadh na panalan grèine fhèin (lùth corpraichte) agus dè an ìre a thionndaidheas e ma roinneas tu an t-suim seo leis a’ bheatha seirbheis ris a bheil dùil de 10 bliadhna.
San dòigh seo, tha e comasach obrachadh a-mach co-ionann ri connadh fosail a thèid a chaitheamh ann an cinneasachadh agus obrachadh nam pannalan. Lorg Iris Teicneòlas Ìosal, anns a’ chiad bhliadhna de dh’ obair, gun do ghineadh an siostam aca (pannal 50 W, bataraidh 86,4 Wh) “timcheall air 9 kg de sgaoilidhean, no co-ionann ri losgadh 3 liotairean gasoline: timcheall air an aon rud ri 50- siubhal km car bliadhna.
Ma tha an frithealaiche air a stiùireadh chan ann bho phannalan grèine, ach bhon ghriod cumhachd coitcheann, tha coltas gu bheil na sgaoilidhean co-ionann sia tursan nas ìsle: 1,54 kg (tha roinn àrd de lùth eile aig roinn lùth na Spàinne agus ionadan cumhachd niùclasach). Ach chan e coimeas gu tur ceart a tha seo, tha an t-ùghdar a 'sgrìobhadh, seach gu bheil e a' toirt aire do lùth corpraichte bun-structair na grèine, ach chan eil e a 'toirt aire don chomharra seo airson an lìonra lùth coitcheann, is e sin, cosgaisean togail agus taic. .
Tuilleadh leasachaidhean
Thar na h-ùine a dh’ fhalbh, chaidh grunn optimizations a dhèanamh a lughdaich caitheamh cumhachd frithealaiche. Mar eisimpleir, aig aon àm mhothaich an leasaiche gun deach 6,63 TB den 11,15 TB iomlan de thrafaig a chruthachadh le aon bhuileachadh biadhadh RSS ceàrr a tharraing susbaint a h-uile beagan mhionaidean. Às deidh am biast seo a chàradh, chaidh caitheamh cumhachd an fhrithealaiche (ach a-mhàin call lùtha) sìos bho 1,14 W gu timcheall air 0,95 W. Is dòcha gu bheil am buannachd a ’coimhead beag, ach tha eadar-dhealachadh de 0,19 W a’ ciallachadh 4,56 watt-uairean gach latha, a tha co-ionann ri còrr air 2,5 uair de bheatha bataraidh airson an fhrithealaiche.
Anns a 'chiad bhliadhna, cha robh èifeachdas ach 50%. Chaidh call fhaicinn nuair a bhathas a’ cur cosgais air agus a’ sgaoileadh a’ bhataraidh (22%), a bharrachd air nuair a chaidh an bholtadh a thionndadh bho 12 V (siostam grèine PV) gu 5 V (USB), far an robh call suas ri 28%. Tha an leasaiche ag aideachadh gu bheil inneal-tionndaidh bholtachd suboptimal aige (smachdadair às aonais USB togte), gus an urrainn dhut a’ phuing seo a bharrachadh no atharrachadh gu stàladh grèine 5V.
Gus èifeachdas stòraidh lùtha a leasachadh, faodar bataraidhean lithium-ion nas daoire a chuir an àite bataraidhean searbhag luaidhe, aig a bheil call cosgais / sgaoilidh nas ìsle (<10%). A-nis tha an dealbhaiche a 'beachdachadh air compact (CAES), aig a bheil beatha fad deicheadan, a tha a’ ciallachadh lorg carboin nas lugha air a chinneasachadh.
Inneal-cruinneachaidh lùth èadhair teann,
Thathas a’ beachdachadh air crann-gaoithe a bharrachd a chuir a-steach (faodaidh e a bhith ) agus a’ stàladh rianadair grèine gus na pannalan a thionndadh chun na grèine. Leigidh an rianadair leat cinneasachadh dealain àrdachadh 30%.
Is e dòigh eile air èifeachdas an t-siostam àrdachadh a bhith ga sgèile. Àrdaich barrachd làraich-lìn air an fhrithealaiche agus cuir air bhog barrachd luchd-frithealaidh. An uairsin thèid an caitheamh lùtha gach làrach sìos.
Companaidh aoigheachd grèine. Dealbh: Diego Marmolejo
Ma chòmhdaicheas tu for-uinneag an àros agad gu lèir le panalan grèine agus ma dh’ fhosglas tu companaidh aoigheachd lìn grèine, bidh a ’chosgais airson gach neach-ceannach gu math nas ìsle na airson aon làrach-lìn: eaconamaidhean sgèile.
Gu h-iomlan, tha an deuchainn seo a’ sealltainn, le cuid de chuingealachaidhean, gu bheil e gu tur comasach do bhun-structar coimpiutair ruith air stòran lùth ath-nuadhachail.
Gu teòiridheach, dh ’fhaodadh an leithid de fhrithealaiche eadhon a dhèanamh às aonais bataraidh ma tha e ri fhaicinn ann am pàirtean eile den t-saoghal. Mar eisimpleir, stàlaich sgàthan ann an Sealan Nuadh agus Chile. An sin obraichidh panalan grèine nuair a tha an oidhche ann am Barcelona.
Source: www.habr.com