Prototipe munggaran tina server surya kalayan controller muatan. Poto:
Dina Séptémber 2018, peminat ti Majalah Low-tech . Tujuanana nya éta pikeun ngurangan konsumsi énergi jadi loba nu hiji panel surya bakal cukup pikeun server home-hosted sorangan. Ieu teu gampang, sabab situs kudu dianggo 24 jam sapoé. Hayu urang tingali naon anu lumangsung dina tungtungna.
Anjeun tiasa buka server , pariksa tingkat konsumsi daya ayeuna sareng tingkat muatan batre. Situs ieu dioptimalkeun pikeun jumlah minimum requests ti kaca jeung lalulintas minimal, jadi sakuduna tahan hiji surge di lalulintas ti Habr. Numutkeun itungan pamekar, konsumsi énergi per sémah unik nyaéta 0,021 Wh.
Sateuacan subuh tanggal 31 Januari 2020, éta ngagaduhan batré 42% sésana. Subuh di Barcelona dina 8:04 waktu lokal, nu satutasna arus kudu ngalir ti panel surya.
Kunaon?
Sapuluh taun ka pengker ahli yén pamekaran Internét nyumbang kana "dematerialisasi" masarakat, digitalisasi universal - sareng, salaku hasilna, pangurangan konsumsi énergi sacara umum. Aranjeunna salah. Kanyataanna, Internet sorangan nungtut , sarta jilid ieu terus tumuwuh.
Perusahaan IT parantos ngaluncurkeun inisiatif pikeun ngalih ka sumber listrik alternatif, tapi ieu ayeuna teu mungkin. Sadaya pusat data meakeun énergi tilu kali langkung seueur tibatan sadaya pamasangan surya sareng angin di dunya ngahasilkeun. Malah parah, produksi jeung ngagantian biasa tina panels surya sarta turbin angin , Ku alatan éta, kiwari teu mungkin mun abandon suluh fosil (minyak, gas, uranium). Tapi cadangan ieu moal lepas lila, jadi urang pasti kudu mikir ngeunaan kumaha carana hirup dina sumber renewable. Kaasup operasi infrastruktur komputer, kaasup pangladén wéb.
Majalah low-tech Kaca wéb gancang teuing. Ukuran halaman rata-rata ningkat ti 2010 dugi ka 2018 , jeung situs mobile - ti 0,15 MB nepi ka 1,6 MB, perkiraan konservatif.
Kanaékan volume lalulintas (énergi anu dipikabutuh pikeun ngirimkeun 1 megabyte inpormasi), anu nyababkeun paningkatan konstan dina konsumsi énergi Internét. Situs anu langkung beurat sareng langkung sarat henteu ngan ukur ningkatkeun beban dina infrastruktur jaringan, tapi ogé nyepetkeun "siklus hirup" komputer sareng smartphone, anu kedah dialungkeun langkung sering sareng anu énggal diproduksi, anu ogé .
Sareng tangtosna, beban kerja anu ningkat didamel ku gaya hirupna sorangan: jalma-jalma nyéépkeun ampir sadayana waktosna dina Internét sareng ngandelkeun pisan kana sababaraha jasa wéb. Geus hese ngabayangkeun masarakat modéren tanpa infrastruktur IT awan (jaringan sosial, utusan instan, surat, jsb.)
Konfigurasi server jeung ramatloka
В Konfigurasi hardware sareng tumpukan parangkat lunak pangladén wéb dijelaskeun sacara rinci.
Komputer papan tunggal dipilih pikeun konsumsi kakuatan lemah sareng fitur tambahan mangpaat sapertos chip manajemén kakuatan . Eta ngidinan Anjeun pikeun ménta statistik dina tegangan arus jeung arus ti dewan jeung batré. Microcircuit sacara otomatis ngalihkeun kakuatan antara batré sareng konektor DC, dimana arus ngalir tina panel surya. Ku kituna, suplai kakuatan uninterrupted ka server kalawan rojongan batré mungkin.
Olimex Olinuxino A20 Jeruk Nipis 2
Mimitina, batré litium-polimér anu kapasitasna 6600 mAh (kira-kira 24 Wh) dipilih salaku batré, teras batré timbal-asam anu kapasitasna 84,4 Wh dipasang.
Sistem operasi boot tina kartu SD. Sanajan OS nyokot nepi teu leuwih ti 1 GB jeung ramatloka statik nyaeta ngeunaan 30 MB, aya euweuh rasa ékonomi dina meuli kartu leutik batan Kelas 10 16 GB.
Server nyambung ka Internét liwat sambungan bumi 100Mbps di Barcelona sareng router konsumen standar. Alamat IP statik ditangtayungan pikeun éta. Ampir saha waé tiasa nyetél situs sapertos kitu di apartemenna; anjeun kedah rada ngarobih setélan firewall pikeun neraskeun palabuhan ka IP lokal:
Port 80 ka 80 pikeun HTTP Port 443 ka 443 pikeun HTTPS Port 22 ka 22 pikeun SSH
sistem operasi dumasar kana distribusi Debian sareng kernel , nu dirancang pikeun papan tunggal kalawan chip AllWinner.
Panel surya 50-watt pikeun server wéb sareng panel surya 10-watt pikeun cahaya ruang tamu di apartemen panulis.
Situs statik dihasilkeun ku sistem (generator situs di Python). Situs statik dimuat langkung gancang sareng kirang intensif CPU, janten langkung éfisién énergi tibatan halaman anu didamel sacara dinamis. Tempo kodeu sumber pikeun téma. .
Titik anu penting pisan nyaéta komprési gambar, sabab tanpa optimasi ieu ampir teu mungkin pikeun ngajantenkeun halaman wéb langkung alit tibatan 1 megabyte. Pikeun optimasi, éta mutuskeun pikeun ngarobah poto kana gambar halftone. Contona, ieu poto operator telepon awéwé dina switchboard dina abad panungtungan, .
Sareng ieu mangrupikeun gambar ukuran grayscale anu dioptimalkeun kalawan tilu kelir (hideung, bodas, kulawu). Alatan ilusi optik, sigana panempo nu aya leuwih ti tilu kelir.
Foto Halftone dipilih henteu ngan ukur pikeun ngaoptimalkeun ukuran (keputusan anu rada diragukeun), tapi ogé pikeun alesan estetika. Téhnik ngolah gambar kuno ieu ngagaduhan fitur gaya anu tangtu, ku kituna situs éta ngagaduhan desain anu rada unik.
Saatos optimasi, 623 ilustrasi dina situs web Majalah Low-tech ukuranna turun tina 194,2 MB ka 21,3 MB, nyaéta 89%.
Sadaya tulisan lami dirobih janten Markdown pikeun ngagampangkeun nyerat tulisan énggal, ogé pikeun ngagampangkeun cadangan via . Sadaya skrip sareng pelacak, kitu ogé logo, dipiceun tina situs éta. Font standar dina browser klien dianggo. Salaku "logo" - nami majalah dina hurup kapital sareng panah ka kénca: LOW←TECH MAGAZINE. Ngan 16 bait tinimbang gambar.
Dina hal downtime, kamungkinan "bacaan offline" geus diatur: téks na gambar nu diékspor ka feed RSS. Caching tina 100% eusi diaktipkeun, kaasup HTML.
optimasi sejen anu ngamungkinkeun para pangaturan HTTP2 di nginx, nu rada ngurangan lalulintas sarta ngurangan waktu loading kaca dibandingkeun HTTP / 1.1. tabél ngabandingkeun hasil pikeun lima kaca béda.
| | FP | KAMI | 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 lengkep:
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;
}Hasil tina 15 bulan gawé
Pikeun période ti 12 Désémber 2018 dugi ka 28 Nopémber 2019, server nunjukkeun . Ieu ngandung harti yén alatan cuaca goréng, downtime pikeun sataun éta 399 jam.
Tapi upami anjeun henteu nganggap dua bulan kapengker, uptime 98,2%, sareng downtime ngan ukur 152 jam, nyerat pamekar. Uptime turun ka 80% dina dua bulan ka tukang nalika konsumsi kakuatan ningkat kusabab pembaruan parangkat lunak. Unggal wengi situs turun sababaraha jam.
Numutkeun statistik, pikeun taun (ti 3 Désémber 2018 dugi ka 24 Nopémber 2019), konsumsi listrik server éta 9,53 kWh. Karugian signifikan dina sistem photovoltaic alatan konversi tegangan jeung ngurangan batré geus kacatet. Controller solar nunjukkeun konsumsi taunan 18,10 kWh, anu hartosna efisiensi sistem sakitar 50%.
diagram saderhana. Éta henteu nunjukkeun konverter tegangan tina 12 dugi ka 5 volt sareng méteran ampere-jam batré
Salila période ulikan, 865 sémah unik ngadatangan loka. Kaasup sadaya karugian énérgi dina pamasangan surya, konsumsi énergi per sémah unik nyaéta 000 Wh. Ku kituna, hiji kilowatt-jam tanaga surya dihasilkeun cukup pikeun ngalayanan ampir 0,021 sémah unik.
Salila percobaan, panél surya tina ukuran anu béda-béda diuji. tabél nembongkeun itungan sabaraha lila waktu nu diperlukeun pikeun ngeusi batre tina kapasitas béda lamun ngagunakeun panels surya ukuran béda.
Konsumsi daya rata-rata pangladén wéb salami taun kahiji, kalebet sadaya karugian énergi, nyaéta 1,97 Watt. Itungan nunjukeun yen ngajalankeun ramatloka sapeuting dina wengi shortest taun (8 jam 50 menit, 21 Juni) merlukeun 17,40 watt-jam tina kakuatan gudang, sarta dina wengi pangpanjangna (14 jam 49 menit, 21 Désémber) anjeun peryogi 29,19. .XNUMX Wh.
Kusabab batré timbal-asam teu kedah discharge handap satengah kapasitas, server merlukeun batré 60 Wh pikeun salamet peuting pangpanjangna kalayan cahaya beurang optimal (2x29,19 Wh). Kanggo sabagéan ageung taun, sistem éta damel sareng batré 86,4 Wh sareng panel surya 50-watt, teras waktos 95-98% anu kasebat dihontal.
Waktos 100%
Pikeun 100% uptime, perlu pikeun ngaronjatkeun kapasitas batré. Pikeun ngimbangan hiji dinten cuaca pisan goréng (tanpa generasi kakuatan signifikan), 47,28 watt-jam (24 jam × 1,97 watt) diperlukeun gudang.
Ti 1 Désémber 2019 dugi ka 12 Januari 2020, batré 168-watt dipasang dina sistem, anu ngagaduhan kapasitas panyimpenan praktis 84 watt-jam. Ieu mangrupikeun panyimpen anu cekap pikeun ngajaga situs jalan salami dua wengi sareng sadinten. Konfigurasi diuji salami periode anu paling poék taun, tapi cuacana kawilang saé - sareng dina waktos anu ditangtukeun waktosna 100%.
Tapi pikeun ngajamin 100% uptime salami sababaraha taun, anjeun kedah nyayogikeun skenario anu paling parah, nalika cuaca goréng tetep sababaraha dinten. Itungan nunjukeun yen pikeun nyimpen hiji ramatloka online salila opat poé kalawan low atawa euweuh generasi énergi, Anjeun bakal peryogi batré lead-asam kalawan kapasitas 440 watt-jam, nu ukuran batré mobil.
Dina prakna, dina kondisi cuaca alus, batré timbal-asam 48 Wh bakal ngajaga server ngajalankeun sapeuting ti Maret nepi ka Séptémber. Batré 24 Wh bakal tahan server maksimal 6 jam, hartosna bakal pareum unggal wengi, sanaos dina waktos anu béda-béda gumantung kana bulan.
Sacara umum, sababaraha situs henteu kedah damel wengi, nalika jumlah sémah minimal, saurna ti Majalah Low-tech. Contona, upami ieu publikasi kota régional, dimana datang ti zona waktu séjén teu datang, tapi ngan warga lokal.
Nyaéta, pikeun situs anu béda-béda lalu lintas sareng waktos anu béda-béda, batré anu béda-béda kapasitas sareng panél surya ukuran anu béda-béda diperyogikeun.
Panulis nyayogikeun itungan sabaraha énergi anu diperyogikeun produksi panel surya sorangan (énergi embodied) jeung sabaraha tétéla lamun ngabagi jumlah ieu ku hirup layanan ekspektasi 10 taun.
Ku cara kieu, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun ngitung sarimbag bahan bakar fosil anu dikonsumsi dina produksi sareng operasi panél. Majalah téknologi rendah mendakan yén dina taun mimiti operasi, sistemna (panel 50 W, batré 86,4 Wh) "ngahasilkeun" kirang langkung 9 kg émisi, atanapi sami sareng ngaduruk 3 liter béngsin: sami sareng 50-. mobil taun heubeul km perjalanan.
Upami server didamel sanés tina panél surya, tapi tina jaringan listrik umum, émisi anu sami sigana genep kali langkung handap: 1,54 kg (sektor énergi Spanyol ngagaduhan pangsa luhur énergi alternatif sareng pembangkit listrik nuklir). Tapi ieu sanés perbandingan anu leres, nyerat panulis, sabab éta ngémutan énergi anu aya dina infrastruktur surya, tapi henteu nganggap indikator ieu pikeun jaringan énergi umum, nyaéta, biaya pangwangunan sareng dukunganna. .
perbaikan salajengna
Dina waktos kapengker, sababaraha optimasi parantos dilaksanakeun anu ngirangan konsumsi kakuatan server. Contona, dina hiji titik pamekar noticed nu 6,63 TB tina total 11,15 TB lalulintas dihasilkeun ku hiji palaksanaan RSS feed lepat nu ditarik eusi unggal sababaraha menit. Saatos ngalereskeun bug ieu, konsumsi kakuatan pangladén (kaasup karugian énergi) turun tina 1,14 W dugi ka 0,95 W. gain bisa sigana leutik, tapi bédana 0,19 W hartina 4,56 watt-jam per poé, nu pakait jeung leuwih ti 2,5 jam hirup batré pikeun server.
Dina taun kahiji, efisiensi ngan ukur 50%. Karugian dititénan nalika ngecas sareng ngecas batré (22%), ogé nalika ngarobih tegangan tina 12 V (sistem PV surya) ka 5 V (USB), dimana karugian dugi ka 28%. Pamekar ngaku yén anjeunna gaduh konverter tegangan suboptimal (kontroler tanpa USB diwangun), ku kituna anjeun tiasa ngaoptimalkeun titik ieu atanapi ngalih ka pamasangan surya 5V.
Pikeun ningkatkeun efisiensi panyimpen énérgi, batré asam-timbal tiasa diganti ku batré litium-ion anu langkung mahal, anu gaduh karugian muatan/discharge langkung handap (<10%). Ayeuna desainer nganggap kompak (CAES), anu umurna mangpuluh-puluh taun, anu hartosna tapak karbon anu langkung alit dina produksina.
Accumulator énergi hawa dikomprés kompak,
Pamasangan turbin angin tambahan nuju dipertimbangkeun (tiasa ) jeung masang tracker surya pikeun ngahurungkeun panels arah panonpoé. Tracker ngamungkinkeun anjeun pikeun ningkatkeun produksi listrik ku 30%.
Cara séjén pikeun ningkatkeun efisiensi sistem nyaéta skala. Angkat langkung seueur situs wéb dina server sareng ngajalankeun langkung seueur server. Lajeng konsumsi énergi per situs bakal ngurangan.
parusahaan hosting surya. Ilustrasi: Diego Marmolejo
Upami anjeun nutupan sadayana balkon apartemen anjeun nganggo panél surya sareng muka perusahaan hosting wéb surya, biaya per palanggan bakal langkung handap tibatan hiji halaman wéb: skala ékonomi.
Gemblengna, percobaan ieu nunjukkeun yén, tinangtu watesan nu tangtu, éta sagemblengna mungkin pikeun infrastruktur komputer ngajalankeun on sumber énergi renewable.
Sacara téoritis, server sapertos kitu tiasa ngalakukeun tanpa batré upami dicerminkeun di bagian-bagian sanés dunya. Contona, pasang kaca spion di Selandia Anyar jeung Chili. Aya panél surya tiasa dianggo nalika wengi di Barcelona.
sumber: www.habr.com