Prototipi i parë i një serveri diellor me një kontrollues ngarkimi. Foto:
Në Shtator 2018, një entuziast nga Low-tech Magazine . Qëllimi ishte të reduktohej aq shumë konsumi i energjisë, sa që një panel diellor të mjaftonte për një server të vetë-strehuar në shtëpi. Kjo nuk është e lehtë, sepse faqja duhet të funksionojë 24 orë në ditë. Le të shohim se çfarë ndodhi në fund.
Mund të shkoni te serveri , kontrolloni konsumin aktual të energjisë dhe nivelin e ngarkimit të baterisë. Faqja është e optimizuar për një numër minimal kërkesash nga faqja dhe trafik minimal, kështu që duhet të përballojë një rritje të trafikut nga Habr. Sipas llogaritjeve të zhvilluesit, konsumi i energjisë për vizitor unik është 0,021 Wh.
Pak para agimit të 31 janarit 2020, i kishte mbetur 42% bateri. Agimi në Barcelonë në orën 8:04 me kohën lokale, pas së cilës rryma duhet të rrjedhë nga paneli diellor.
Pse?
Dhjetë vjet më parë ekspertë se zhvillimi i internetit kontribuon në "dematerializimin" e shoqërisë, dixhitalizimin universal - dhe, si rezultat, një reduktim të konsumit të përgjithshëm të energjisë. E kishin gabim. Në fakt, vetë Interneti kërkonte , dhe këto vëllime vazhdojnë të rriten.
Kompanitë e IT kanë nisur iniciativa për të kaluar në burime alternative të energjisë, por kjo tani është e pamundur. Të gjitha qendrat e të dhënave konsumojnë tre herë më shumë energji sesa gjenerojnë të gjitha instalimet diellore dhe të erës në botë. Edhe më keq, prodhimi dhe zëvendësimi i rregullt i paneleve diellore dhe turbinave me erë Prandaj, sot është thjesht e pamundur të braktisësh lëndët djegëse fosile (naftë, gaz, uranium). Por këto rezerva nuk do të zgjasin shumë, kështu që në mënyrë të pashmangshme do të duhet të mendojmë se si të jetojmë me burime të rinovueshme. Përfshirë funksionimin e infrastrukturës kompjuterike, duke përfshirë serverët në internet.
Revista e teknologjisë së ulët Uebfaqet fryhen shumë shpejt. Madhësia mesatare e faqes është rritur nga 2010 në 2018 , dhe për faqet celulare - nga 0,15 MB në 1,6 MB, një vlerësim konservator.
Rritja e vëllimit të trafikut (energjia e nevojshme për të transmetuar 1 megabajt informacion), e cila shkakton një rritje të vazhdueshme të konsumit të energjisë në internet. Faqet më të rënda dhe më të ngarkuara jo vetëm që rrisin ngarkesën në infrastrukturën e rrjetit, por edhe shkurtojnë "ciklin e jetës" së kompjuterëve dhe telefonave inteligjentë, të cilët duhet të hidhen më shpesh dhe të prodhohen të rinj, të cilët gjithashtu .
Dhe sigurisht, ngarkesa e shtuar e punës krijohet nga vetë stili i jetesës: njerëzit shpenzojnë pothuajse të gjithë kohën e tyre në internet dhe mbështeten shumë në shërbime të ndryshme në internet. Tashmë është e vështirë të imagjinohet shoqëria moderne pa infrastrukturën e IT-së në cloud (rrjetet sociale, lajmëtarët e menjëhershëm, posta, etj.)
Konfigurimi i serverit dhe faqes së internetit
В Konfigurimi i harduerit dhe grupi i softuerit të serverit në internet janë përshkruar në detaje.
Kompjuter me një bord i zgjedhur për konsum të ulët të energjisë dhe veçori shtesë të dobishme si çipi i menaxhimit të energjisë . Kjo ju lejon të kërkoni statistika mbi tensionin dhe rrymën aktuale nga bordi dhe bateria. Mikroqarku kalon automatikisht energjinë ndërmjet baterisë dhe lidhësit DC, ku rryma rrjedh nga paneli diellor. Kështu, furnizimi me energji i pandërprerë i serverit me mbështetje të baterisë është i mundur.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
Fillimisht, si bateri u zgjodh një bateri litium-polimer me një kapacitet 6600 mAh (rreth 24 Wh), më pas u instalua një bateri me acid plumbi me një kapacitet 84,4 Wh.
Sistemi operativ fillon nga karta SD. Megjithëse sistemi operativ nuk merr më shumë se 1 GB dhe faqja e internetit statike është rreth 30 MB, nuk kishte asnjë kuptim ekonomik për të blerë një kartë më të vogël se një Class 10 16 GB.
Serveri lidhet me internetin nëpërmjet një lidhjeje në shtëpi 100 Mbps në Barcelonë dhe një ruteri standard të konsumatorit. Një adresë IP statike është e rezervuar për të. Pothuajse kushdo mund të krijojë një faqe të tillë në banesën e tyre; ju duhet të ndryshoni pak cilësimet e murit të zjarrit për të përcjellë portet në IP lokale:
Porta 80 deri në 80 për HTTP Porta 443 deri në 443 për HTTPS Porta 22 deri në 22 për SSH
Sistem operativ bazuar në shpërndarjen dhe kernelin Debian , i cili është projektuar për pllaka të vetme me çipa AllWinner.
Një panel diellor 50 vat për një server në internet dhe një panel diellor 10 vat për ndriçimin e dhomës së ndenjes në apartamentin e autorit
Vend statik i krijuar nga sistemi (gjeneruesi i faqes në Python). Faqet statike ngarkohen më shpejt dhe kanë më pak CPU intensive, kështu që ato janë shumë më efikase në energji sesa faqet e krijuara në mënyrë dinamike. Shihni kodin burimor për temën. .
Një pikë shumë e rëndësishme është kompresimi i imazhit, pasi pa këtë optimizim është pothuajse e pamundur të bëhen faqe në internet më të vogla se 1 megabajt. Për optimizim, u vendos që fotografitë të konvertoheshin në imazhe gjysmëtonike. Për shembull, këtu është një fotografi e operatoreve telefonike femra në një central në shekullin e kaluar, .
Dhe këtu është një imazh i optimizuar në shkallë gri të madhësisë me tre ngjyra (e zezë, e bardhë, gri). Për shkak të iluzionit optik, shikuesit i duket se ka më shumë se tre ngjyra.
Fotografitë gjysmëton u zgjodhën jo vetëm për të optimizuar madhësinë (një vendim mjaft i dyshimtë), por edhe për arsye estetike. Kjo teknikë e vjetër e përpunimit të imazhit ka karakteristika të caktuara stilistike, kështu që faqja ka një dizajn disi unik.
Pas optimizimit, 623 ilustrime në faqen e internetit të Revistës Low-Tech u zvogëluan në madhësi nga 194,2 MB në 21,3 MB, domethënë me 89%.
Të gjithë artikujt e vjetër u konvertuan në Markdown për lehtësinë e shkrimit të artikujve të rinj, si dhe për lehtësinë e kopjimit përmes . Të gjitha skriptet dhe gjurmuesit, si dhe logot, u hoqën nga faqja. Përdoret fonti i parazgjedhur në shfletuesin e klientit. Si "logo" - emri i revistës me shkronja të mëdha me një shigjetë në të majtë: LOW←TECH MAGAZINE. Vetëm 16 bajt në vend të një fotografie.
Në rast të ndërprerjes, është organizuar mundësia e "leximit offline": tekstet dhe fotografitë eksportohen në një burim RSS. Aktivizohet memoria e përmbajtjes 100%, duke përfshirë HTML.
Një tjetër optimizim është aktivizimi i cilësimeve të HTTP2 në nginx, i cili pakëson trafikun dhe zvogëlon kohën e ngarkimit të faqes në krahasim me HTTP/1.1. Tabela krahason rezultatet për pesë faqe të ndryshme.
| | FP | NE | HS | FW | CW | |----------|-------|-------|-------|-------|------ -| | HTTP/1.1 | 1.46s | 1.87s | 1.54 s | 1.86s | 1.89s | | HTTP2 | Ora 1.30 | 1.49s | 1.54 s | 1.79s | 1.55s | | Imazhe | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | kursimet | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Konfigurimi i plotë i 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;
}Rezultatet e punës 15 mujore
Për periudhën nga 12 dhjetor 2018 deri më 28 nëntor 2019, serveri tregoi . Kjo do të thotë se për shkak të motit të keq koha joproduktive për vitin ishte 399 orë.
Por nëse nuk merrni parasysh dy muajt e fundit, koha e funksionimit ishte 98,2%, dhe koha joproduktive ishte vetëm 152 orë, shkruajnë zhvilluesit. Koha e funksionimit ra në 80% në dy muajt e fundit kur konsumi i energjisë u rrit për shkak të një përditësimi të softuerit. Çdo natë faqja nuk funksiononte për disa orë.
Sipas statistikave, për vitin (nga 3 dhjetor 2018 deri më 24 nëntor 2019), konsumi i energjisë elektrike i serverit ishte 9,53 kWh. Janë regjistruar humbje të konsiderueshme në sistemin fotovoltaik për shkak të konvertimit të tensionit dhe shkarkimit të baterisë. Kontrolluesi diellor tregoi një konsum vjetor prej 18,10 kWh, që do të thotë se efikasiteti i sistemit është rreth 50%.
Diagrami i thjeshtuar. Nuk tregon një konvertues të tensionit nga 12 në 5 volt dhe një metër amperorë të baterisë
Gjatë periudhës së studimit, 865 vizitorë unikë vizituan faqen. Duke përfshirë të gjitha humbjet e energjisë në instalimin diellor, konsumi i energjisë për vizitor unik ishte 000 Wh. Kështu, një kilovat-orë energji diellore e gjeneruar mjafton për t'i shërbyer pothuajse 0,021 vizitorëve unikë.
Gjatë eksperimentit u testuan panele diellore të madhësive të ndryshme. Tabela tregon llogaritjet se sa kohë do të duhet për të ngarkuar bateritë me kapacitete të ndryshme kur përdoren panele diellore të madhësive të ndryshme.
Konsumi mesatar i energjisë i serverit në internet gjatë vitit të parë, duke përfshirë të gjitha humbjet e energjisë, ishte 1,97 Watts. Llogaritja tregon se funksionimi i një faqe interneti gjatë natës në natën më të shkurtër të vitit (8 orë 50 minuta, 21 qershor) kërkon 17,40 vat-orë fuqi ruajtëse, dhe në natën më të gjatë (14 orë 49 minuta, 21 dhjetor) ju nevojiten 29,19 .XNUMX Wh.
Meqenëse bateritë me acid plumbi nuk duhet të shkarkohen nën gjysmën e kapacitetit, serveri kërkon një bateri 60 Wh për të mbijetuar natën më të gjatë me dritën optimale të ditës (2x29,19 Wh). Për pjesën më të madhe të vitit, sistemi funksionoi me një bateri 86,4 Wh dhe një panel diellor 50 vat, dhe më pas u arrit koha e lartpërmendur 95-98%.
Koha e funksionimit 100%
Për kohën e funksionimit 100%, është e nevojshme të rritet kapaciteti i baterisë. Për të kompensuar një ditë moti shumë të keq (pa gjenerim të konsiderueshëm të energjisë), nevojiten 47,28 vat-orë (24 orë × 1,97 vat) ruajtje.
Nga 1 dhjetori 2019 deri më 12 janar 2020, në sistem u instalua një bateri 168 vat, e cila ka një kapacitet praktik ruajtjeje prej 84 vat/orë. Kjo hapësirë është e mjaftueshme për të mbajtur faqen të funksionojë për dy netë dhe një ditë. Konfigurimi u testua gjatë periudhës më të errët të vitit, por moti ishte relativisht i mirë - dhe gjatë periudhës së specifikuar koha e funksionimit ishte 100%.
Por për të garantuar 100% kohë pune për disa vite, do t'ju duhet të parashikoni skenarin më të keq, kur moti i keq vazhdon për disa ditë. Llogaritja tregon se për të mbajtur një faqe interneti në internet për katër ditë me gjenerim të ulët ose pa energji, do t'ju duhet një bateri me acid plumbi me një kapacitet 440 vat-orë, që është sa madhësia e një baterie makine.
Në praktikë, në kushte të mira moti, një bateri me acid plumbi 48 Wh do ta mbajë serverin të funksionojë gjatë natës nga marsi në shtator. Një bateri 24 Wh do të zgjasë serverin për një maksimum prej 6 orësh, që do të thotë se do të fiket çdo natë, megjithëse në kohë të ndryshme në varësi të muajit.
Në përgjithësi, disa faqe nuk kanë nevojë të funksionojnë natën, kur numri i vizitorëve është minimal, thonë djemtë nga Low-tech Magazine. Për shembull, nëse ky është një botim rajonal i qytetit, ku nuk vijnë vizitorë nga zona të tjera kohore, por vetëm banorë vendas.
Kjo do të thotë, për faqet me trafik të ndryshëm dhe kohë të ndryshme funksionimi, nevojiten bateri me kapacitete të ndryshme dhe panele diellore të madhësive të ndryshme.
Autori jep një llogaritje se sa energji kërkohet prodhim vetë panelet diellore (energjia e mishëruar) dhe sa rezulton nëse e ndani këtë shumë me jetëgjatësinë e pritshme të shërbimit prej 10 vjetësh.
Në këtë mënyrë, është e mundur të llogaritet ekuivalenti i lëndëve djegëse fosile që konsumohen në prodhimin dhe funksionimin e paneleve. Revista e teknologjisë së ulët zbuloi se në vitin e parë të funksionimit, sistemi i tyre (paneli 50 W, bateria 86,4 Wh) "gjeneroi" afërsisht 9 kg emetime, ose ekuivalentin e djegies së 3 litrave benzinë: pothuajse njësoj si një 50- vjecare me veture pasagjeri km udhetim.
Nëse serveri nuk mundësohet nga panelet diellore, por nga rrjeti i përgjithshëm i energjisë, atëherë emetimet ekuivalente duket të jenë gjashtë herë më të ulëta: 1,54 kg (sektori spanjoll i energjisë ka një përqindje të lartë të energjisë alternative dhe termocentraleve bërthamore). Por ky nuk është një krahasim plotësisht i saktë, shkruan autori, sepse merr parasysh energjinë e mishëruar të infrastrukturës diellore, por nuk e merr parasysh këtë tregues për rrjetin e përgjithshëm të energjisë, domethënë kostot e ndërtimit dhe mbështetjes së tij. .
Përmirësime të mëtejshme
Gjatë kohës së kaluar, janë kryer një sërë optimizimesh që kanë reduktuar konsumin e energjisë së serverit. Për shembull, në një moment zhvilluesi vuri re se 6,63 TB nga gjithsej 11,15 TB trafiku u krijua nga një zbatim i gabuar i furnizimit RSS që tërhiqte përmbajtjen çdo disa minuta. Pas rregullimit të këtij gabimi, konsumi i energjisë i serverit (duke përjashtuar humbjet e energjisë) u ul nga 1,14 W në afërsisht 0,95 W. Fitimi mund të duket i vogël, por një ndryshim prej 0,19 W do të thotë 4,56 vat-orë në ditë, që korrespondon me më shumë se 2,5 orë jetëgjatësi të baterisë për serverin.
Gjatë vitit të parë, efikasiteti ishte vetëm 50%. Humbje janë vërejtur gjatë karikimit dhe shkarkimit të baterisë (22%), si dhe gjatë konvertimit të tensionit nga 12 V (sistemi PV diellor) në 5 V (USB), ku humbjet ishin deri në 28%. Zhvilluesi pranon se ai ka një konvertues të tensionit nënoptimal (kontrollues pa USB të integruar), kështu që ju mund ta optimizoni këtë pikë ose të kaloni në një instalim diellor 5V.
Për të përmirësuar efikasitetin e ruajtjes së energjisë, bateritë me acid plumbi mund të zëvendësohen me bateri më të shtrenjta litium-jon, të cilat kanë humbje më të ulëta ngarkimi/shkarkimi (<10%). Tani projektuesi po shqyrton një kompakt (CAES), e cila ka një jetëgjatësi prej dekadash, që do të thotë një gjurmë më e vogël e karbonit në prodhimin e saj.
Akumulator kompakt i energjisë së ajrit të kompresuar,
Instalimi i një turbine shtesë me erë është duke u konsideruar (mund të jetë ) dhe instalimi i një gjurmuesi diellor për të kthyer panelet drejt diellit. Gjurmuesi ju lejon të rritni prodhimin e energjisë elektrike me 30%.
Një mënyrë tjetër për të rritur efikasitetin e sistemit është shkalla e tij. Ngritni më shumë faqe interneti në server dhe hapni më shumë serverë. Atëherë konsumi i energjisë për vend do të ulet.
Kompania e pritjes diellore. Ilustrimi: Diego Marmolejo
Nëse mbuloni të gjithë ballkonin e banesës tuaj me panele diellore dhe hapni një kompani solar web hosting, kostoja për klient do të jetë dukshëm më e ulët se sa për një faqe interneti të vetme: ekonomitë e shkallës.
Në përgjithësi, ky eksperiment tregon se, duke pasur parasysh disa kufizime, është plotësisht e mundur që infrastruktura kompjuterike të funksionojë me burime të rinovueshme të energjisë.
Teorikisht, një server i tillë mund të funksionojë edhe pa bateri nëse pasqyrohet në pjesë të tjera të botës. Për shembull, instaloni pasqyra në Zelandën e Re dhe Kili. Aty panelet diellore do të funksionojnë kur të jetë natë në Barcelonë.
Burimi: www.habr.com