Prototipe pisanan saka server solar karo controller pangisian daya. Foto:
Ing September 2018, penggemar saka Majalah Low-tech . Tujuane kanggo nyuda konsumsi energi nganti siji panel surya cukup kanggo server sing di-host ing omah. Iki ora gampang, amarga situs kasebut kudu kerja 24 jam saben dina. Ayo ndeleng apa sing kedadeyan ing pungkasan.
Sampeyan bisa pindhah menyang server , priksa konsumsi daya saiki lan tingkat pangisian baterei. Situs kasebut dioptimalake kanggo jumlah minimal panjalukan saka kaca lan lalu lintas minimal, saengga kudu tahan mundhake lalu lintas saka Habr. Miturut petungan pangembang, konsumsi energi saben pengunjung unik yaiku 0,021 Wh.
Sadurunge esuk tanggal 31 Januari 2020, baterei isih 42%. Dawn ing Barcelona ing 8:04 wektu lokal, sawise kang saiki kudu mili saka panel solar.
Kenapa?
Sepuluh taun kepungkur ahli yen pangembangan Internet nyumbang kanggo "dematerialisasi" masyarakat, digitalisasi universal - lan, minangka asil, nyuda konsumsi energi sakabèhé. Padha salah. Nyatane, Internet dhewe nuntut , lan volume kasebut terus berkembang.
Perusahaan IT wis ngluncurake inisiatif kanggo ngalih menyang sumber daya alternatif, nanging saiki ora mungkin. Kabeh pusat data nggunakake energi kaping telu luwih akeh tinimbang kabeh instalasi solar lan angin ing donya. Malah luwih elek, produksi lan panggantos biasa panel surya lan turbin angin , mulane, dina iki mung mokal kanggo ninggalake bahan bakar fosil (lenga, gas, uranium). Nanging cadangan iki ora tahan suwe, mula kita kudu mikir babagan cara urip ing sumber sing bisa dianyari. Kalebu operasi infrastruktur komputer, kalebu server web.
Majalah Low-tech Kaca web cepet banget. Ukuran kaca rata-rata tambah saka 2010 nganti 2018 , lan kanggo situs seluler - saka 0,15 MB nganti 1,6 MB, perkiraan konservatif.
Tambah ing volume lalu lintas (energi sing dibutuhake kanggo ngirim informasi 1 megabyte), sing nyebabake konsumsi energi Internet terus saya tambah. Situs sing luwih abot lan luwih akeh ora mung nambah beban ing infrastruktur jaringan, nanging uga nyepetake "siklus urip" komputer lan smartphone, sing kudu dibuwang luwih asring lan sing anyar diprodhuksi, sing uga .
Lan mesthi, beban kerja sing tambah digawe dening gaya urip dhewe: wong nglampahi meh kabeh wektu ing Internet lan gumantung banget ing macem-macem layanan web. Wis angel mbayangno masyarakat modern tanpa infrastruktur IT awan (jaringan sosial, instant messenger, mail, lsp.)
Konfigurasi server lan situs web
В Konfigurasi hardware lan tumpukan piranti lunak saka server web diterangake kanthi rinci.
Komputer papan tunggal dipilih kanggo konsumsi daya kurang lan fitur tambahan migunani kayata chip Manajemen daya . Iku ngijini sampeyan kanggo njaluk statistik ing voltase saiki lan saiki saka Papan lan baterei. Microcircuit kanthi otomatis ngalih daya antarane baterei lan konektor DC, ngendi saiki mili saka panel solar. Mangkono, sumber daya tanpa gangguan menyang server kanthi dhukungan baterei bisa.
Olimex Olinuxino A20 Jeruk Nipis 2
Kaping pisanan, baterei lithium-polymer kanthi kapasitas 6600 mAh (udakara 24 Wh) dipilih minangka baterei, banjur baterei asam timbal kanthi kapasitas 84,4 Wh dipasang.
Sistem operasi boot saka kertu SD. Senajan OS njupuk munggah ora luwih saka 1 GB lan website statis bab 30 MB, ana pangertèn ekonomi kanggo tuku kertu cilik saka Kelas 10 16 GB.
Server nyambung menyang Internet liwat sambungan ngarep 100Mbps ing Barcelona lan router konsumen standar. Alamat IP statis dilindhungi undhang-undhang kanggo. Meh kabeh wong bisa nyiyapake situs kasebut ing apartemen; sampeyan kudu rada ngganti setelan firewall kanggo nerusake port menyang IP lokal:
Port 80 nganti 80 kanggo HTTP Port 443 nganti 443 kanggo HTTPS Port 22 nganti 22 kanggo SSH
sistem operasi adhedhasar distribusi Debian lan kernel , kang dirancang kanggo Papan siji karo Kripik AllWinner.
Panel surya 50-watt kanggo server web lan panel surya 10-watt kanggo madhangi ruang tamu ing apartemen penulis
Situs statis sing digawe dening sistem (generator situs ing Python). Situs statis mbukak luwih cepet lan kurang intensif CPU, saengga luwih efisien energi tinimbang kaca sing digawe kanthi dinamis. Waca kode sumber kanggo tema. .
Titik penting banget yaiku kompresi gambar, amarga tanpa optimasi iki meh ora bisa nggawe kaca web luwih cilik tinimbang 1 megabyte. Kanggo optimasi, diputusake kanggo ngowahi foto dadi gambar halftone. Contone, iki foto operator telpon wanita ing switchboard ing abad pungkasan, .
Lan ing kene ana ukuran gambar grayscale sing dioptimalake kanthi telung werna (ireng, putih, abu-abu). Amarga ilusi optik, misale jek panampil ana luwih saka telung werna.
Foto Halftone dipilih ora mung kanggo ngoptimalake ukuran (keputusan sing rada ragu), nanging uga kanggo alasan estetis. Teknik pangolahan gambar lawas iki nduweni fitur stilistika tartamtu, saengga situs kasebut nduweni desain sing rada unik.
Sawise optimasi, 623 ilustrasi ing situs web Majalah Low-tech nyuda ukuran saka 194,2 MB dadi 21,3 MB, yaiku 89%.
Kabeh artikel lawas diowahi dadi Markdown supaya gampang nulis artikel anyar, uga kanggo nggawe serep kanthi gampang. . Kabeh skrip lan pelacak, uga logo, dibusak saka situs kasebut. Font standar ing browser klien digunakake. Minangka "logo" - jeneng majalah kanthi huruf kapital kanthi panah ing sisih kiwa: LOW←TECH MAGAZINE. Mung 16 bait tinimbang gambar.
Ing kasus downtime, kemungkinan "maca offline" wis diatur: teks lan gambar diekspor menyang feed RSS. Caching isi 100% diaktifake, kalebu HTML.
Optimasi liyane mbisakake setelan HTTP2 ing nginx, sing rada nyuda lalu lintas lan nyuda wektu muat kaca dibandhingake karo HTTP / 1.1. Tabel kasebut mbandhingake asil kanggo limang kaca sing beda.
| | FP | WE | HS | FW | CW | |----------|-------|-------|-------|-------|------ -| | HTTP/1.1 | 1.46s | 1.87s | 1.54s | 1.86s | 1.89s | | HTTP2 | 1.30s | 1.49s | 1.54s | 1.79s | 1.55s | | Gambar | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | tabungan | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Konfigurasi nginx lengkap:
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;
}Asil saka 15 sasi karya
Kanggo periode saka 12 Desember 2018 nganti 28 November 2019, server nuduhake . Iki tegese amarga cuaca sing ora apik, wektu mandheg ing taun kasebut yaiku 399 jam.
Nanging yen sampeyan ora nggatekake rong wulan pungkasan, uptime 98,2%, lan downtime mung 152 jam, para pangembang nulis. Uptime mudhun dadi 80% sajrone rong wulan kepungkur nalika konsumsi daya saya tambah amarga nganyari piranti lunak. Saben wengi situs kasebut mudhun nganti pirang-pirang jam.
Miturut statistik, kanggo taun (wiwit 3 Desember 2018 nganti 24 November 2019), konsumsi listrik server yaiku 9,53 kWh. Kerugian sing signifikan ing sistem fotovoltaik amarga konversi voltase lan discharge baterei wis direkam. Kontroler solar nuduhake konsumsi taunan 18,10 kWh, tegese efisiensi sistem kira-kira 50%.
Diagram sing disederhanakake. Ora nuduhake konverter voltase saka 12 nganti 5 volt lan meter ampere-jam baterei
Sajrone periode sinau, 865 pengunjung unik ngunjungi situs kasebut. Kalebu kabeh kerugian energi ing instalasi solar, konsumsi energi saben pengunjung unik yaiku 000 Wh. Mangkono, siji kilowatt-jam energi solar kui cukup kanggo ngawula meh 0,021 pengunjung unik.
Sajrone eksperimen, panel surya saka macem-macem ukuran dites. Tabel kasebut nuduhake pitungan suwene wektu kanggo ngisi baterei kanthi kapasitas sing beda nalika nggunakake panel surya kanthi ukuran sing beda.
Konsumsi daya rata-rata server web sajrone taun pisanan, kalebu kabeh kerugian energi, yaiku 1,97 Watt. Pitungan kasebut nuduhake yen mbukak situs web sewengi ing wengi paling cendhak ing taun (8 jam 50 menit, 21 Juni) mbutuhake daya panyimpenan 17,40 watt-jam, lan ing wayah wengi paling dawa (14 jam 49 menit, 21 Desember) sampeyan butuh 29,19 .XNUMX Wuh.
Amarga baterei timbal-asam ngirim ora ngeculake ing ngisor setengah kapasitas, server mbutuhake baterei 60 Wh supaya bisa urip ing wayah wengi paling dawa kanthi cahya awan sing optimal (2x29,19 Wh). Kanggo umume taun, sistem kasebut bisa digunakake kanthi baterei 86,4 Wh lan panel surya 50-watt, banjur wektu aktif 95-98% sing kasebut ing ndhuwur bisa ditindakake.
Wektu aktif 100%
Kanggo 100% uptime, perlu kanggo nambah kapasitas baterei. Kanggo ngimbangi sedina cuaca sing ala banget (tanpa pembangkit listrik sing signifikan), panyimpenan 47,28 watt-jam (24 jam × 1,97 watt) dibutuhake.
Wiwit 1 Desember 2019 nganti 12 Januari 2020, baterei 168 watt dipasang ing sistem kasebut, sing nduweni kapasitas panyimpenan praktis 84 watt-jam. Iki minangka panyimpenan sing cukup kanggo njaga situs kasebut sajrone rong bengi lan sedina. Konfigurasi kasebut dites sajrone wektu paling peteng ing taun, nanging cuaca relatif apik - lan sajrone wektu sing ditemtokake, wektu aktif yaiku 100%.
Nanging kanggo njamin 100% uptime nganti pirang-pirang taun, sampeyan kudu nyedhiyakake skenario paling awon, nalika cuaca ala tetep sawetara dina. Pitungan kasebut nuduhake manawa situs web tetep online sajrone patang dina kanthi energi sing sithik utawa ora ana energi, sampeyan butuh baterei asam timbal kanthi kapasitas 440 watt-jam, yaiku ukuran baterei mobil.
Ing praktik, ing kahanan cuaca sing apik, baterei asam timbal 48 Wh bakal njaga server mlaku sewengi wiwit Maret nganti September. Baterei 24 Wh bakal tahan server maksimal 6 jam, tegese bakal mati saben wengi, sanajan beda-beda gumantung ing sasi.
Miturut lan gedhe, sawetara Camping ora perlu kanggo bisa ing wayah wengi, nalika jumlah pengunjung minimal, ngandika wong lanang saka Magazine Low-tech. Contone, yen iki publikasi kutha regional, ngendi pengunjung saka zona wektu liyane ora teka, nanging mung warga lokal.
Yaiku, kanggo situs kanthi lalu lintas sing beda-beda lan wektu kerja sing beda-beda, baterei sing beda-beda kapasitas lan panel surya kanthi ukuran sing beda-beda dibutuhake.
Penulis menehi pitungan babagan jumlah energi sing dibutuhake produksi panel solar dhewe (embodied energi) lan carane akeh iku dadi metu yen dibagi jumlah iki dening urip layanan samesthine 10 taun.
Kanthi cara iki, sampeyan bisa ngetung padha karo bahan bakar fosil sing dikonsumsi ing produksi lan operasi panel. Majalah teknologi rendah nemokake yen ing taun pisanan operasi, sistem kasebut (panel 50 W, baterei 86,4 Wh) "ngasilake" kira-kira 9 kg emisi, utawa padha karo ngobong 3 liter bensin: meh padha karo 50- mobil taun-lawas km travel.
Yen server didhukung ora saka panel surya, nanging saka jaringan listrik umum, mula emisi sing padha katon luwih murah kaping enem: 1,54 kg (sektor energi Spanyol duwe bagean energi alternatif lan pembangkit listrik tenaga nuklir). Nanging iki dudu perbandingan sing bener, panulis nulis, amarga njupuk energi sing ana ing infrastruktur solar, nanging ora nganggep indikator iki kanggo jaringan energi umum, yaiku, biaya konstruksi lan dhukungan. .
dandan luwih
Sajrone wektu kepungkur, sawetara optimasi wis ditindakake sing nyuda konsumsi daya server. Contone, ing sawijining wektu, pangembang ngerteni yen 6,63 TB saka total lalu lintas 11,15 TB digawe dening siji implementasi feed RSS sing salah sing narik konten saben sawetara menit. Sawise ndandani bug iki, konsumsi daya server (ora kalebu mundhut energi) mudhun saka 1,14 W dadi kira-kira 0,95 W. gain bisa koyone cilik, nanging prabédan 0,19 W tegese 4,56 watt-jam saben dina, kang cocog kanggo luwih saka 2,5 jam urip baterei kanggo server.
Ing taun pisanan, efisiensi mung 50%. Kerugian diamati nalika ngisi daya lan ngeculake baterei (22%), uga nalika ngowahi voltase saka 12 V (sistem PV surya) dadi 5 V (USB), sing mundhut nganti 28%. Pangembang ngakoni yen dheweke duwe konverter voltase suboptimal (kontroler tanpa USB sing dibangun), supaya sampeyan bisa ngoptimalake titik iki utawa ngalih menyang instalasi solar 5V.
Kanggo nambah efisiensi panyimpenan energi, baterei timbal-asam bisa diganti karo baterei lithium-ion sing luwih larang, sing nduweni mundhut pangisi daya/discharge sing luwih murah (<10%). Saiki desainer nganggep kompak (CAES), sing umure puluhan taun, tegese jejak karbon sing luwih cilik ing produksie.
Akumulator energi udara tekan kompak,
Instalasi turbin angin tambahan lagi dianggep (bisa uga ) lan nginstal tracker solar kanggo nguripake panel menyang srengenge. Tracker ngidini sampeyan nambah produksi listrik kanthi 30%.
Cara liya kanggo nambah efisiensi sistem yaiku skala. Angkat situs web liyane ing server lan bukak luwih akeh server. Banjur konsumsi energi saben situs bakal suda.
Perusahaan hosting solar. Ilustrasi: Diego Marmolejo
Yen sampeyan nutupi kabeh loteng apartemen nganggo panel surya lan mbukak perusahaan hosting web solar, biaya saben pelanggan bakal luwih murah tinimbang situs web siji: skala ekonomi.
Sakabèhé, eksperimen iki nduduhake yen, diwenehi watesan tartamtu, infrastruktur komputer bisa digunakake ing sumber energi sing bisa dianyari.
Secara teoritis, server kasebut bisa ditindakake tanpa baterei yen dicerminake ing bagean liya ing jagad iki. Contone, pasang pangilon ing Selandia Baru lan Chili. Ana panel surya bakal bisa digunakake nalika wayah wengi ing Barcelona.
Source: www.habr.com