Prototipi i parë i serverit solar me kontrollues ngarkimi. Foto:
Në Shtator 2018, një entuziast nga Low-tech Magazine . Qëllimi ishte të ulte konsumin e energjisë aq shumë sa për një server të vetë-hostuar në shtëpi të mjaftonte një panel solar. Kjo nuk është e lehtë, pasi faqja duhet të funksionojë 24 orë në ditë. Le të shohim se çfarë arriti në fund.
Mund të vizitoni serverin , kontrolloni konsumimin aktual të energjisë dhe nivelin e karikimit të baterisë. Faqja është optimizuar për numrin minimal të kërkesave dhe trafik minimal, kështu që duhet të përballojë një rritje të vizitorëve nga Habra. Sipas llogaritjeve të zhvilluesit, konsumi i energjisë për një vizitor unik është 0,021 Wh.
Pak para agimit më 31 Janar 2020, i kishte mbetur 42% e karikimit të baterisë. Agimi në Barcelonë është në 8:04 sipas kohës lokale, pasi do të fillojë të rrjedhë energjia nga panele diellore.
Pse?
DhjetĂ« vjet mĂ« parĂ«, ekspertĂ«t , se zhvillimi i internetit do tĂ« kontribuonte nĂ« ''dematerializimin'' e shoqĂ«risĂ«, digitalizimin e gjithanshĂ«m â dhe si rezultat, uljen e konsumit tĂ« pĂ«rgjithshĂ«m tĂ« energjisĂ«. Ata gabuan. NĂ« tĂ« vĂ«rtetĂ«, interneti vetĂ« kĂ«rkoi , dhe kĂ«to volume vazhdojnĂ« tĂ« rriten.
Kompania IT kanë nisur nisma për kalimin në burime alternative energjie, por kjo tani është e pamundur. Të gjitha qendrat e të dhënave konsumojnë trefish më shumë energji sesa gjenerojnë të gjitha panele diellore dhe turbina të erës në botë. Më keq akoma, prodhimi dhe zëvendësimi i rregullt i paneve diellore dhe turbinave , prandaj është e pamundur të heqim dorë nga burimet fosile (nafta, gazi, uraniumi) sot. Por këto burime nuk do të zgjasin shumë, prandaj na duket e pashmangshme të mendojmë se si të jetojmë me burime rinovueshme. Duke përfshirë operimin e infrastrukturës kompjuterike, përfshirë serverët e uebit.
Low-tech Magazine zhvillimin e shpejtĂ« tĂ« faqeve tĂ« internetit. Nga 2010 deri nĂ« 2018, pĂ«rmasa mesatare e faqes u rrit , ndĂ«rsa pĂ«r faqet mobile â nga 0,15 MB nĂ« 1,6 MB, sipas vlerĂ«simeve konservatore.
Rritja e volumeve të trafikut (energia e nevojshme për të transferuar 1 megabajt informacioni), e cila shkakton një rritje të vazhdueshme të konsumit të energjisë së internetit. Faqet më të rënda dhe më të ngarkuara jo vetëm që rrisin ngarkesën mbi infrastrukturën rrjetore, por gjithashtu shkurtuan ''jetëgjatësinë'' e kompjuterëve dhe smartphones, të cilat duhet të hidhen më shpesh dhe të prodhohen të reja, një proces që gjithashtu .
Natyrisht, ngarkesa rritet nga stili i jetesës: njerëzit kalojnë pothuajse gjithë kohën online dhe shpesh varen nga shërbime të ndryshme në internet. Shoqëria moderne është e vështirë të imagjinohet pa infrastrukturën IT në re (rrjetet sociale, mesazherët, posta etj.)
Konfigurimi i serverit dhe faqes së internetit
Në konfigurimi harduerik dhe stoku i softuerit të serverit të uebit është përshkruar në detaj.
Kompjuter i njĂ« pllake u zgjodh pĂ«r konsumin e ulĂ«t tĂ« energjisĂ« dhe funksione tĂ« dobishme shtesĂ«, siç Ă«shtĂ« ekzistenca e çipit tĂ« menaxhimit tĂ« energjisĂ« . Ai lejon tĂ« kĂ«rkoni statistikat mbi tensionin dhe forcĂ«n aktuale me bordin dhe me baterinĂ«. Ăipi automatikisht kalon energjinĂ« midis baterisĂ« dhe portit DC, ku rrjedh energjia nga paneli diellor. KĂ«shtu, Ă«shtĂ« e mundur tĂ« sigurohet furnizimi i pandĂ«rprerĂ« i energjisĂ« pĂ«r serverin me mbĂ«shtetje nga bateria.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
Fillimisht u zgjodh një bateri litiumi-polimer me kapacitet 6600 mAh (rreth 24 Wh), pastaj u vendos një bateri plumbi-acidi me kapacitet 84,4 Wh.
Sistemi operacional boot-on nga karta SD. Edhe pse OS merr më pak se 1 GB, ndërsa faqja statike rreth 30 MB, nuk kishte ekonomikisht kuptim të blihej një kartë më e vogël se Class 10 16 GB.
Serveri lidhet në internet përmes një lidhjeje shtëpiake 100-megabituese në Barcelonë dhe një router standard për konsumatorët. Për të është rezervuar një adresë IP statike. Praktikisht kushdo mund të ngritë një faqe të tillë në shtëpinë e tij, duhet vetëm të ndryshojë pak konfigurimin e firewall-it për port forwarding në IP-në lokale:
Port 80 në 80 për HTTP Port 443 në 443 për HTTPS Port 22 në 22 për SSH
Sistemi operativ ndertuar mbi distribucionin Debian dhe bërthamën , e cila është zhvilluar për kompjuterët një pllake me çipa AllWinner.
Pana diellore 50-watt për serverin e uebit dhe një panel 10-watt për ndriçimin e dhomës së ndenjës në apartamentin e autorit
Faqja statike është gjeneruar nga sistemi (gjenerator i faqeve në Python). Faqet statike ngarkohen më shpejt dhe nuk krijojnë ngarkesë në CPU, prandaj ato janë shumë më efikase se faqet dinamike në aspektin e konsumit të energjisë. Kodi burimor i temës është. .
Një pikë shumë e rëndësishme është kompresimi i imazheve, sepse pa këtë optimizim është praktikisht e pamundur të bëhen faqet web më të vogla se 1 megabajt. Për optimizimin u vendos që fotografitë të shndërrohen në imazhe në hije gri. Për shembull, ja një fotografi e vajzave telefoniste në një ndërlidhës në shekullin e kaluar, .
Dhe ja një imazh i optimizuar në hije gri me madhësinë me tre ngjyra (e zezë, e bardhë, e gri). Për shkak të iluzionit optik, duket se numri i ngjyrave është më i madh se tre.
Imazhet në hije gri u zgjedhën jo vetëm për optimizimin e madhësisë (një zgjidhje mjaft e dyshimtë), por edhe për arsye estetike. Kjo teknikë e vjetër e përpunimit të imazheve ka disa veçori stili, kështu që faqja e internetit arriti në një dizajn unik në një farë mënyre.
623 ilustraime në faqen e revistës Low-tech Magazine pas optimizimit u zvogëluan në madhësi nga 194.2 MB në 21.3 MB, që do të thotë 89%.
TĂ« gjitha artikujt e vjetĂ«r u konvertuan nĂ« Markdown pĂ«r tĂ« lehtĂ«suar shkruarjen e artikujve tĂ« rinj, si dhe pĂ«r tĂ« lehtĂ«suar kopjimin rezervĂ« pĂ«rmes . Nga faqja u larguan tĂ« gjitha skriptet dhe ndjekĂ«sit, si dhe logot. PĂ«rdoret shkronja e paracaktuar nĂ« shfletuesin e klientit. Si "logo" â emri i revistĂ«s me shkronja tĂ« mĂ«dha dhe njĂ« shenjĂ« tĂ« majtĂ«: LOWâTECH MAGAZINE. NĂ« total, 16 byte nĂ« vend tĂ« njĂ« imazhi.
Në rast se ndodh ndonjë ndërprerje, është organizuar mundësia e "leximit offline": tekstet dhe imazhet eksportohen në një feed RSS. Përfshihen 100% e përmbajtjes në cache, duke përfshirë HTML.
NjĂ« optimizim tjetĂ«r â aktivizimi i cilĂ«simeve HTTP2 nĂ« nginx, qĂ« paksa zvogĂ«lon trafikun dhe shkurtimi i kohĂ«s sĂ« ngarkimit tĂ« faqeve, nĂ« krahasim me HTTP/1.1. NĂ« tabelĂ« krahasohen rezultatet pĂ«r pesĂ« faqe tĂ« ndryshme.
| | 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 | | 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
# Harta e skadencës
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; #përmirëson shpejtësinë e faqes duke dërguar setin e karaktereve me përgjigjen e parë.
location / {
root /var/www/html/;
index index.html;
autoindex off;
}
#Caching (ruan faqet html për 7 ditë, pjesa tjetër sa më shumë që të jetë e mundur, pa caching në faqen kryesore)
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;
# ridrektimi i faqeve të gabimeve të serverit në faqen statike /50x.html
#error_page 500 502 503 504 /50x.html;
#location = /50x.html {
# root /var/www/;
#}
#Kompresimi
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 (ruan faqen html për 7 ditë, pjesa tjetër sa më shumë që të jetë e mundur)
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;
# Cilësimet SSL:
ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/privkey.pem;
# Përmirësoni performancën HTTPS me rifillimin e seancave
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_session_timeout 5m;
# Aktivizoni mbrojtjen nga sulmet BEAST
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers ECDH+AESGCM:ECDH+AES256:ECDH+AES128:DH+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5;
# Ăaktivizoni SSLv3
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# Ulni madhësinë e tamponit për të rritur TTFB
ssl_buffer_size 4k;
# Parametri Diffie-Hellman për ciphersuites DHE
# $ sudo openssl dhparam -out /etc/ssl/certs/dhparam.pem 4096
ssl_dhparam /etc/ssl/certs/dhparam.pem;
# Aktivizoni HSTS (https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/HTTP_Strict_Transport_Security)
add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains";
# Aktivizoni 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;
}Përmbledhja e 15 muajve të punës
Gjatë periudhës nga 12 dhjetori 2018 deri më 28 nëntor 2019, serveri tregoi . Kjo do të thotë se për shkak të motit të keq, disponueshmëria për vitin ishte 399 orë.
Por nĂ«se nuk merret parasysh dy muajt e fundit, kohĂ«zgjatja e papenguar ishte 98.2%, dhe koha e ndalesĂ«s vetĂ«m 152 orĂ«, thonĂ« zhvilluesit. Koha e papenguar ra nĂ« 80% gjatĂ« dy muajve tĂ« fundit, kur konsumimi i energjisĂ« u rrit pĂ«r shkak tĂ« pĂ«rditĂ«simit tĂ« softuerit. Ădo natĂ« faqja u shkyç pĂ«r disa orĂ«.
Sipas statistikave, për vitin (nga 3 dhjetori 2018 deri më 24 nëntor 2019) konsumimi i energjisë nga serveri ishte 9.53 kWh. U regjistruan humbje të ndjeshme në sistemin fotovoltaik për shkak të konvertimit të tensionit dhe shkarkimit të baterisë. Kontrollori diellor tregoi një konsumim vjetor prej 18.10 kWh, që do të thotë se efikasiteti i sistemit është rreth 50%.
Shemë e thjeshtuar. Ajo nuk tregon konvertuesin e tensionit nga 12 në 5 volt dhe matësin e amper-orëve të baterisë.
GjatĂ« periudhĂ«s sĂ« shqyrtuar, 865,000 vizitorĂ« unikĂ« hynĂ« nĂ« sit. Duke pĂ«rfshirĂ« tĂ« gjitha humbjet e energjisĂ« nĂ« instalimin diellor, konsumimi i energjisĂ« pĂ«r çdo vizitor unik ishte 0,021 Wâ h. KĂ«shtu, njĂ« kilovat-orĂ« energji diellore mjafton pĂ«r tĂ« mbajtur gati 50,000 vizitorĂ« unikĂ«.
Gjatë eksperimenteve u testuan panelet diellore të madhësive të ndryshme. Tabela paraqet kalkulimet për kohën e nevojshme për të karikuar bateritë e kapacitetit të ndryshëm me panelet diellore të madhësive të ndryshme.
Mesatarja e konsumit tĂ« energjisĂ« sĂ« serverit nĂ« vitin e parĂ«, duke pĂ«rfshirĂ« tĂ« gjitha humbjet e energjisĂ«, ishte 1,97 W. Kalkulimi tregon se pĂ«r tĂ« mbajtur uebsajtin gjatĂ« natĂ«s nĂ« natĂ«n mĂ« tĂ« shkurtĂ«r tĂ« vitit (8 orĂ« 50 minuta, 21 qershor) nevojiten 17,40 vat-orĂ« energji ruajtjeje, ndĂ«rsa nĂ« natĂ«n mĂ« tĂ« gjatĂ« (14 orĂ« 49 minuta, 21 dhjetor) nevojiten 29,19 Wâ
h.
Pasi bateritĂ« me plumb dhe acid nuk duhet tĂ« shkarkohen poshtĂ« gjysmĂ«s sĂ« kapacitetit, serveri kĂ«rkon njĂ« bateri prej 60 Wâ
h pĂ«r tĂ« kaluar natĂ«n mĂ« tĂ« gjatĂ« nĂ« kushte optimale ndriçimi gjatĂ« ditĂ«s (2Ă29,19 Wâ
h). Pjesa mĂ« e madhe e vitit, sistemi punoi me njĂ« bateri prej 86,4 Wâ
h dhe një panel diellor 50-watësh, duke arritur atë disponueshmëri prej 95-98%.
Disponueshmëri 100%
Për një disponueshmëri 100% nevojitet të rritet kapaciteti i baterive. Për të kompensuar një ditë me mot shumë të keq (pa gjenerim të rëndësishëm energjie), ne duhen 47,28 vat-orë (24 orë à 1,97 vat) ruajtje.
Nga 1 dhjetori 2019 deri më 12 janar 2020, sistemi u pajis me një bateri 168-watëshe me kapacitet praktik ruajtjeje 84 vat-orë. Ky kapacitet është i mjaftueshëm për të mbajtur sitin në funksion për dy netë dhe një ditë. Konfigurimi u testua në periudhën më të errët të vitit, por moti ishte relativisht i mirë - dhe gjatë kësaj periudhe koha e punës pa ndërprerje ishte 100%.
Por për të garantuar disponueshmërinë 100% gjatë disa viteve, do të duhet të parashikohet dhe skenari më i keq, kur moti i keq zgjat për disa ditë. Kalkulimi tregon: për të mbajtur sitin online për katër ditë me gjenerim të ulët ose zero energjie, do të nevojitet një bateri plumbi me kapacitet 440 vat-orë, sa madhësia e një baterie të automobilit.
NĂ« praktikĂ«, nĂ« kushte tĂ« mira moti, njĂ« bateri plumbi me kapacitet 48 Wâ h do tĂ« mbajĂ« serverin gjatĂ« natĂ«s nga marsi deri nĂ« shtator. NjĂ« bateri 24 Wâ h do ta mbajĂ« serverin maksimumi pĂ«r 6 orĂ«, nĂ« mĂ«nyrĂ« qĂ« ai do tĂ« fiket çdo natĂ«, ndonĂ«se nĂ« kohĂ« tĂ« ndryshme, nĂ« varĂ«si tĂ« muajit.
Në thelb, disa sitet nuk kanë nevojë të funksionojnë gjatë natës, kur numri i vizitorëve është minimal, sipas djemve nga Low-tech Magazine. Për shembull, nëse është një publikim lokal, ku nuk hyjnë vizitorë nga zona të tjera kohore, por vetëm vendasit.
Kjo do të thotë se për sitet me fluks të ndryshëm vizitorësh dhe disponueshmëri të ndryshme, nevojiten bateri të kapaciteteve të ndryshme dhe panele diellore të madhësive të ndryshme.
Autori paraqet një kalkulim se sa energji nevojitet për prodhimin e paneleve diellore (energjia e përfaqësuar) dhe sa është rezultati nëse e ndan këtë sasi me kohëzgjatjen e pritshme prej 10 vjetësh.
NĂ« kĂ«tĂ« mĂ«nyrĂ«, mund tĂ« llogaritet ekuivalenti i karburantit fosil tĂ« harxhuar pĂ«r prodhimin dhe operimin e paneleve. Sipas Low-tech Magazine, gjatĂ« vitit tĂ« parĂ« tĂ« funksionimit, sistemi i tyre (panel 50 W, bateri 86,4 Wâ
h) "gjeneroi" rreth 9 kg emetime ose ekuivalenti i djegies së 3 litra benzine: përafërsisht aq sa një automjet personal për 50 km.
Nëse serveri nuk furnizohet nga panelet diellore, por nga rrjeti energjitik i përgjithshëm, atëherë ekuivalenti i emetimeve është rreth gjashtë herë më i ulët: 1,54 kg (në energjinë elektrike spanjolle, pjesa e energjisë alternative dhe centraleve nukleare është e lartë). Por kjo nuk është një krahasim krejt i saktë, shkruan autori, sepse ai konsideron energjinë e përfaqësuar të infrastrukturës diellore, por nuk e merr parasysh këtë tregues për rrjetin e energjisë së përgjithshëm, që do të thotë shpenzimet për ndërtimin dhe mbështetje.
Përmirësime të mëtejshme
Gjatë kohës së kaluar janë kryer disa optimizime që kanë ulur konsumimin e energjisë së serverit. Për shembull, në një moment, zhvilluesi vuri re se 6,63 TB nga një total prej 11,15 TB trafiku gjenerohet nga një implementim i gabuar të feed-it RSS, i cili tërheq përmbajtjen çdo disa minuta. Pas korrigjimit të këtij defekti, konsumimi i energjisë së serverit (pa përllogaritjen e humbjeve të energjisë) ra nga 1,14 W në rreth 0,95 W. Fitimi mund të duket i vogël, por ndryshimi prej 0,19 W përkthehet në 4,56 vat-orë për ditë, që përkon me më shumë se 2,5 orë funksionimi të pavarur të serverit.
Gjatë vitit të parë efiçenca ishte vetëm 50%. Humbjet u vërejtën gjatë ngarkimit dhe shkarkimit të baterisë (22%), si dhe gjatë konvertimit të tensionit nga 12 V (sistemi fotovoltaik solar) në 5 V (USB), ku humbjet arrijnë deri në 28%. Zhvilluesi e pranon se ka një konverter tensioni jo optimal (kontrellor pa USB të integruar), prandaj ky aspekt mund të optimizohet ose të kalojë në një instalim solar 5V.
PĂ«r tĂ« pĂ«rmirĂ«suar efikasitetin e ruajtjes sĂ« energjisĂ«, mund tĂ« zĂ«vendĂ«sohen bateritĂ« plumb-acid me bateri litium-jon mĂ« tĂ« shtrenjta, tĂ« cilat kanĂ« humbje mĂ« tĂ« ulta gjatĂ« ngarkimit/shkarkimit (<10%). Aktualisht, dizajneri po shqyrton njĂ« (CAES), i cili ka jetĂ«gjatĂ«si dekada, qĂ« do tĂ« thotĂ« njĂ« ângjyrĂ« karbonikeâ mĂ« tĂ« ulĂ«t nga prodhimi i tij.
Një akumulator i kompakt në energjinë e ajrit të shtrydhur,
Po shqyrtohet instalimi i një turbinë të shtesë me erë (besohet se mund të ) dhe vendosja e një ndjekësi solar për të kthyer panele drejt diellit. Ndjekësi lejon një rritje prej 30% në prodhimin e energjisë elektrike.
Një tjetër mënyrë për të rritur efikasitetin e sistemit është zgjerimi i tij. Të hostosh më shumë faqe në internet në server dhe të drejtohesh me më shumë servera. Kështu do të zvogëlohet konsumi i energjisë për çdo faqe.
Kompania e hostimit solar. Ilustrim: Diego Marmolejo
Nëse mbuloni me panele diellore tërë balkonin e apartamentit dhe hapni një kompani hostimi diellor për faqet në internet, atëherë shpenzimet për çdo klient do të jenë ndjeshëm më të ulëta se për një faqe të vetme: kursimi nga shkalla.
Në përgjithësi, ky eksperiment tregon se, nën disa kushte, infrastruktura kompjuterike mund të funksionojë në mënyrë të plotë me burime energjie të rinovueshme.
Teoretikisht, një server i tillë mund edhe të mbijetojë pa bateri, nëse e pasqyroni atë në pjesë të tjera të botës. Për shembull, vendosni pasqyra në Zelandën e Re dhe në Kili. Aty panele diellore do të funksionojnë kur në Barcelonë është natë.
Burimi: habr.com
