Den éischte Prototyp vun engem Solarserver mat engem Ladekontroller. Foto:
Am September 2018, en Enthusiast vum Low-tech Magazine . D'Zil war den Energieverbrauch sou vill ze reduzéieren datt ee Solarpanneau genuch wier fir en doheem selwer gehoste Server. Dëst ass net einfach, well de Site muss 24 Stonnen den Dag schaffen. Kucke mer wat um Enn geschitt ass.
Dir kënnt op de Server goen , kontrolléiert den aktuellen Stroumverbrauch an d'Batterieladungsniveau. De Site ass optimiséiert fir eng minimal Unzuel vun Ufroe vun der Säit a minimalem Traffic, sou datt et e Stroum am Traffic aus Habr widderstoen soll. No de Berechnunge vum Entwéckler ass den Energieverbrauch pro eenzegaartege Besucher 0,021 Wh.
Just virum Sonnenopgang den 31. Januar 2020 hat et 42% Batterie iwwreg. Sonnenopgang zu Barcelona um 8:04 Lokalzäit, duerno soll de Stroum vum Solarpanneau fléissen.
Firwat?
Virun zéng Joer Experten datt d'Entwécklung vum Internet zu der "Dematerialiséierung" vun der Gesellschaft, der universeller Digitaliséierung bäidréit - an als Resultat vun enger Reduktioun vum Gesamtenergiekonsum. Si ware falsch. Tatsächlech huet den Internet selwer gefuerdert , an dës Bänn wuessen weider.
IT Firmen hunn Initiativen lancéiert fir op alternativ Energiequellen ze wiesselen, awer dëst ass elo onméiglech. All Datenzenter verbrauchen dräimol méi Energie wéi all d'Solar- a Wandinstallatiounen op der Welt generéieren. Nach méi schlëmm ass d'Produktioun a regelméisseg Ersatz vu Solarpanneauen a Wandkraaftanlagen Dofir ass et haut einfach onméiglech fossil Brennstoffer (Ueleg, Gas, Uran) opzeginn. Awer dës Reserven wäerten net laang daueren, also musse mir zwangsleefeg iwwerdenken wéi mir vun erneierbaren Quellen liewen. Dorënner de Betrib vun Computer Infrastruktur, dorënner Web Serveren.
Low-Tech Magazin Websäiten bloat ze séier. Duerchschnëtt Säit Gréisst ass vun 2010 op 2018 eropgaang , a fir mobil Siten - vun 0,15 MB bis 1,6 MB, eng konservativ Schätzung.
Erhéijung vun de Verkéiersvolumen (d'Energie déi néideg ass fir 1 Megabyte vun Informatioun ze vermëttelen), wat eng konstant Erhéijung vum Internet Energieverbrauch verursaacht. Méi schwéier a méi iwwerlaascht Siten erhéijen net nëmmen d'Laascht op d'Netzinfrastruktur, mee verkierzen och de "Liewenszyklus" vu Computeren a Smartphones, déi méi dacks erausgeheien an nei produzéiert ginn, déi och .
An natierlech ass déi verstäerkte Aarbechtsbelaaschtung vum Liewensstil selwer geschaf: d'Leit verbréngen bal all hir Zäit um Internet a vertrauen staark op verschidde Webservicer. Et ass scho schwéier eng modern Gesellschaft ouni Cloud IT Infrastruktur virzestellen (sozial Netzwierker, Instant Messenger, Mail, etc.)
Server a Websäit Konfiguratioun
В D'Hardwarekonfiguratioun an d'Softwarestack vum Webserver ginn am Detail beschriwwen.
Single Verwaltungsrot Computer gewielt fir niddereg Muecht Konsum an nëtzlech zousätzlech Funktiounen wéi Muecht Gestioun Chip . Et erlaabt Iech Statistiken iwwer déi aktuell Spannung a Stroum vum Bord an der Batterie ze froen. De Mikrokrees wiesselt automatesch Kraaft tëscht der Batterie an dem DC Connector, wou de Stroum vum Solarpanneau fléisst. Sou ass onënnerbrach Energieversuergung un de Server mat Batterie Ënnerstëtzung méiglech.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
Am Ufank gouf eng Lithium-Polymer Batterie mat enger Kapazitéit vu 6600 mAh (ongeféier 24 Wh) als Batterie gewielt, duerno gouf eng Bläi-Sauer Batterie mat enger Kapazitéit vun 84,4 Wh installéiert.
De Betribssystem boott vun der SD Kaart. Och wann d'OS net méi wéi 1 GB ophëlt an déi statesch Websäit ongeféier 30 MB ass, war et kee wirtschaftleche Sënn fir eng Kaart méi kleng wéi eng Klass 10 16 GB ze kafen.
De Server verbënnt mam Internet iwwer eng 100Mbps Heemverbindung zu Barcelona an e Standard Konsument Router. Eng statesch IP Adress ass dofir reservéiert. Bal jiddereen kann esou e Site an hirem Appartement opbauen; Dir musst d'Firewall-Astellunge liicht änneren fir Ports op lokal IP weiderzebréngen:
Port 80 bis 80 fir HTTP Port 443 bis 443 fir HTTPS Port 22 bis 22 fir SSH
Betribssystem baséiert op Debian Verdeelung a Kernel , déi fir eenzel Brieder mat AllWinner Chips entworf ass.
Eng 50-Watt Solarpanneau fir e Webserver an en 10-Watt Solarpanneau fir de Wunnzëmmer am Appartement vum Auteur ze beliichten
Statesch Site generéiert vum System (Site Generator am Python). Statesch Site lued méi séier a si manner CPU-intensiv, sou datt se vill méi energieeffizient sinn wéi dynamesch generéiert Säiten. Kuckt de Quellcode fir d'Thema. .
E ganz wichtege Punkt ass d'Bildkompressioun, well ouni dës Optimiséierung ass et bal onméiglech fir Websäite méi kleng wéi 1 Megabyte ze maachen. Fir d'Optimisatioun gouf beschloss, d'Fotoen an Halbton-Biller ze konvertéieren. Zum Beispill, hei ass eng Foto vu weiblech Telefonsbetreiber op engem Switchboard am leschte Joerhonnert, .
An hei ass en optimiséiert Grauskala Bild vun der Gréisst mat dräi Faarwen (schwaarz, wäiss, gro). Wéinst der optescher Illusioun schéngt et dem Zuschauer datt et méi wéi dräi Faarwen gëtt.
Halftone Fotoen goufen net nëmme gewielt fir d'Gréisst ze optimiséieren (eng zimlech zweifelhaft Entscheedung), mee och aus ästheteschen Grënn. Dës al Bildveraarbechtungstechnik huet gewësse stilistesch Features, sou datt de Site e bëssen eenzegaartegen Design huet.
No Optimisatioun sinn 623 Illustratiounen op der Low-tech Magazine Websäit vun 194,2 MB op 21,3 MB ofgeholl, dat heescht ëm 89%.
All al Artikele goufen op Markdown ëmgewandelt fir einfach nei Artikelen ze schreiwen, souwéi fir d'Backupsfäegkeet iwwer . All Scripten an Trackers, souwéi Logoen, goufen aus dem Site geläscht. D'Standard Schrëft am Browser vum Client gëtt benotzt. Als "Logo" - den Numm vum Magazin a grousse Buschtawen mat engem Pfeil no lénks: LOW←TECH MAGAZINE. Nëmmen 16 Bytes amplaz vun engem Bild.
Am Fall vun Ausdauer ass d'Méiglechkeet vum "Offline Liesen" organiséiert ginn: Texter a Biller ginn op en RSS Feed exportéiert. Caching vun 100% Inhalt ass aktivéiert, HTML abegraff.
Eng aner Optimiséierung ass aktivéiert HTTP2 Astellungen an nginx, wat de Traffic liicht reduzéiert an d'Säitlaaschtzäit reduzéiert am Verglach zum HTTP/1.1. D'Tabell vergläicht d'Resultater fir fënnef verschidde Säiten.
| | FP | WEI | HS | FW | CW | |---------------------------------------------| -| | HTTP/1.1 | 1.46s | 1.87s | 1.54s | 1.86s | 1.89s | | HTTP2 | 1.30 Uhr | 1.49s | 1.54s | 1.79s | 1.55s | | Biller | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | spueren | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Voll nginx Konfiguratioun:
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;
}Resultater vun 15 Méint Aarbecht
Fir d'Period vum 12. Dezember 2018 bis den 28. November 2019 huet de Server gewisen . Dat heescht, datt duerch schlecht Wieder d'Stonnezäit fir d'Joer 399 Stonnen war.
Awer wann Dir déi lescht zwee Méint net berücksichtegt, war d'Uptime 98,2%, an d'Downtime war nëmmen 152 Stonnen, schreiwen d'Entwéckler. D'Uptime ass an de leschten zwee Méint op 80% erofgaang wann de Stroumverbrauch eropgaang ass wéinst engem Softwareupdate. All Nuecht ass de Site fir e puer Stonnen erofgaang.
Laut Statistiken, fir d'Joer (vum 3. Dezember 2018 bis 24. November 2019), war de Stroumverbrauch vum Server 9,53 kWh. Bedeitend Verloschter am Photovoltaiksystem wéinst Spannungskonversioun a Batterie-Entladung goufen opgeholl. De Solarkontroller huet e Joresverbrauch vun 18,10 kWh gewisen, dat heescht datt d'Systemeffizienz ongeféier 50% ass.
Vereinfacht Diagramm. Et weist net e Spannungskonverter vun 12 bis 5 Volt an e Batterie Ampere-Stonne Meter
Wärend der Studieperiod hunn 865 eenzegaarteg Visiteuren de Site besicht. Inklusiv all Energieverloschter an der Solarinstallatioun war den Energieverbrauch pro eenzegaartege Visiteur 000 Wh. Sou ass eng Kilowatt-Stonn Solarenergie generéiert genuch fir bal 0,021 eenzegaarteg Visiteuren ze déngen.
Während dem Experiment goufen Solarpanneauen vu verschiddene Gréissten getest. D'Tabell weist Berechnunge wéi laang et dauert fir Batterien vu verschiddene Kapazitéiten ze laden wann Dir Solarpanneaue vu verschiddene Gréissten benotzt.
Den duerchschnëttleche Stroumverbrauch vum Webserver am éischte Joer, inklusiv all Energieverloschter, war 1,97 Watt. D'Berechnung weist datt eng Websäit iwwer Nuecht op der kuerzer Nuecht vum Joer (8 Stonnen 50 Minutten, 21. Juni) 17,40 Wattstonnen Späicherkraaft erfuerdert, an op der längster Nuecht (14 Stonnen 49 Minutten, 21. Dezember) braucht Dir 29,19 .XNUMX Wh.
Zënter Bläi-Säure-Batterien däerfen net ënner der halwer Kapazitéit entlaaschten, brauch de Server eng 60 Wh Batterie fir déi längst Nuecht mat optimaler Dagesliicht (2x29,19 Wh) ze iwwerliewen. Fir de gréissten Deel vum Joer huet de System mat enger 86,4 Wh Batterie an engem 50-Watt Solarpanneau geschafft, an duerno gouf déi genannte 95-98% Uptime erreecht.
Uptime 100%
Fir 100% Uptime ass et néideg d'Batteriekapazitéit ze erhéijen. Fir een Dag vu ganz schlechtem Wieder ze kompenséieren (ouni bedeitend Energieproduktioun), sinn 47,28 Wattstonnen (24 Stonnen × 1,97 Watt) Späichere gebraucht.
Vum 1. Dezember 2019 bis den 12. Januar 2020 gouf eng 168-Watt Batterie am System installéiert, déi eng praktesch Späicherkapazitéit vun 84 Watt-Stonnen huet. Dëst ass genuch Späichere fir de Site fir zwou Nuechten an een Dag ze halen. D'Konfiguratioun gouf während der däischterster Period vum Joer getest, awer d'Wieder war relativ gutt - an iwwer déi spezifizéiert Period war d'Uptime 100%.
Awer fir 100% Uptime fir e puer Joer ze garantéieren, musst Dir am schlëmmste Fall Szenario virgesinn, wann schlecht Wieder e puer Deeg bestoe bleift. D'Berechnung weist datt fir eng Websäit fir véier Deeg online ze halen mat wéineg oder guer keng Energieproduktioun, Dir braucht eng Bläi-Sauer Batterie mat enger Kapazitéit vu 440 Watt-Stonnen, wat d'Gréisst vun enger Autobatterie ass.
An der Praxis, bei gudde Wiederkonditiounen, hält eng 48 Wh Bläi-Sauer Batterie de Server iwwer Nuecht vu Mäerz bis September. Eng 24 Wh Batterie dauert de Server fir maximal 6 Stonnen, dat heescht datt se all Nuecht ausschalten, obwuel zu verschiddenen Zäiten ofhängeg vum Mount.
Duerch a grouss, e puer Siten brauchen net an der Nuecht ze schaffen, wann d'Zuel vun de Visiteuren minimal ass, soen d'Jongen aus Low-Tech Magazine. Zum Beispill, wann dëst eng regional Stad Publikatioun ass, wou Visiteuren aus aneren Zäit Zonen net kommen, mä nëmmen lokal Awunner.
Dat ass, fir Siten mat verschiddene Verkéier a verschiddene Uptime, Batterie vu verschiddene Kapazitéiten a Solarpanneauen vu verschiddene Gréissten gebraucht ginn.
Den Auteur liwwert eng Berechnung fir wéi vill Energie néideg ass Produktioun d'Solarpanneauen selwer (verkierpert Energie) a wéi vill et erauskënnt wann Dir dëse Betrag duerch d'erwaart Liewensdauer vun 10 Joer deelt.
Op dës Manéier ass et méiglech den Äquivalent vu fossille Brennstoffer ze berechnen, déi an der Produktioun an der Operatioun vun de Paneele verbraucht ginn. Low-Tech Magazin huet festgestallt datt am éischte Joer vun der Operatioun hire System (50 W Panel, 86,4 Wh Batterie) ongeféier 9 kg Emissiounen "generéiert" oder d'Äquivalent vum Verbrenne vun 3 Liter Benzin: ongeféier d'selwecht wéi e 50- Joer-ale Auto km Rees.
Wann de Server net vu Solarpanneauen ugedriwwe gëtt, mä vum allgemenge Stroumnetz, da schéngen déi gläichwäerteg Emissiounen sechs Mol méi niddereg ze sinn: 1,54 kg (de spuenesche Energiesektor huet en héijen Undeel vun alternativen Energien an Atomkraaftwierker). Awer dëst ass net e ganz korrekte Verglach, schreift den Auteur, well et d'Beliichtungsenergie vun der Solarinfrastruktur berücksichtegt, awer net dësen Indikator fir d'allgemeng Energienetz berücksichtegt, dat heescht d'Käschte vu senger Konstruktioun an Ënnerstëtzung. .
Weider Verbesserungen
An der vergaangener Zäit sinn eng Rei Optimisatiounen duerchgefouert ginn, déi de Stroumverbrauch vum Server reduzéiert hunn. Zum Beispill, op engem Punkt huet den Entwéckler gemierkt datt 6,63 TB vum Gesamt 11,15 TB Traffic duerch eng falsch RSS Feed Implementatioun generéiert gouf, déi Inhalt all puer Minutten gezunn huet. Nodeems Dir dëse Feeler fixéiert huet, ass de Stroumverbrauch vum Server (ausser Energieverloschter) vun 1,14 W op ongeféier 0,95 W erofgaang. De Gewënn ka kleng schéngen, awer en Ënnerscheed vun 0,19 W bedeit 4,56 Watt-Stonnen pro Dag, wat méi wéi 2,5 Stonnen Batterieliewen fir de Server entsprécht.
Am éischte Joer war d'Effizienz nëmmen 50%. Verloschter goufen beobachtet beim Laden an Entladung vun der Batterie (22%), wéi och beim Ëmwandlung vun der Spannung vun 12 V (Solar PV System) op 5 V (USB), wou Verloschter bis zu 28% waren. Den Entwéckler gëtt zou, datt hien en suboptimale Spannungskonverter huet (Controller ouni agebauten USB), sou datt Dir dëse Punkt optiméiere kënnt oder op eng 5V Solarinstallatioun wiesselen.
Fir d'Effizienz vun der Energielagerung ze verbesseren, kënne Bläi-Säure-Batterien duerch méi deier Lithium-Ion-Batterien ersat ginn, déi manner Ladungs-/Entladungsverloschter hunn (<10%). Elo betruecht den Designer eng kompakt (CAES), déi eng Liewensdauer vu Joerzéngte huet, wat e méi klenge Kuelestoffofdrock op senger Produktioun bedeit.
Kompakte Kompresserluftenergieakkumulator,
Installatioun vun enger zousätzlecher Wandkraaftwierk gëtt berücksichtegt (et kann sinn ) an installéiert e Solar Tracker fir d'Panelen an d'Sonn ze dréinen. Den Tracker erlaabt Iech Stroumproduktioun ëm 30% ze erhéijen.
Eng aner Manéier fir d'Effizienz vum System ze erhéijen ass et ze skaléieren. Méi Websäiten op de Server erhéijen a méi Server starten. Da wäert den Energieverbrauch pro Site erofgoen.
Solar Hosting Firma. Illustratioun: Diego Marmolejo
Wann Dir Äre ganzen Appartement Balkon mat Solarpanneauen ofdeckt an eng Solar-Webhostingfirma opmaacht, sinn d'Käschte pro Client wesentlech méi niddereg wéi fir eng eenzeg Websäit: Skalawirtschaft.
Insgesamt weist dëst Experiment datt, ënner bestëmmte Aschränkungen, et ganz méiglech ass fir Computerinfrastrukturen op erneierbaren Energiequellen ze lafen.
Theoretesch kéint esou e Server souguer ouni Batterie maachen, wann et an aneren Deeler vun der Welt gespigelt gëtt. Zum Beispill, Spigelen an Neuseeland a Chile installéieren. Do Solarpanneauen funktionnéieren wann et Nuecht zu Barcelona ass.
Source: will.com