Mfano wa kwanza wa seva ya jua yenye kidhibiti chaji. Picha:
Mnamo Septemba 2018, shabiki kutoka Jarida la Teknolojia ya Chini . Lengo lilikuwa kupunguza matumizi ya nishati kiasi kwamba paneli moja ya jua inaweza kutosha kwa seva inayojiendesha nyumbani. Hii si rahisi, kwa sababu tovuti lazima ifanye kazi saa 24 kwa siku. Hebu tuone kilichotokea mwishoni.
Unaweza kwenda kwa seva , angalia matumizi ya sasa ya nguvu na kiwango cha malipo ya betri. Tovuti imeboreshwa kwa idadi ya chini zaidi ya maombi kutoka kwa ukurasa na trafiki ndogo, kwa hivyo inapaswa kustahimili msongamano wa msongamano kutoka kwa Habr. Kulingana na hesabu za msanidi programu, matumizi ya nishati kwa kila mgeni wa kipekee ni 0,021 Wh.
Kabla ya mapambazuko ya Januari 31, 2020, betri ilikuwa imesalia 42%. Alfajiri huko Barcelona saa 8:04 saa za ndani, baada ya hapo mkondo unapaswa kutiririka kutoka kwa paneli ya jua.
Kwa nini?
Miaka kumi iliyopita wataalam kwamba maendeleo ya Mtandao yanachangia “kuharibika kwa mwili” kwa jamii, ujanibishaji wa ulimwengu wa kidijitali - na, matokeo yake, kupunguzwa kwa matumizi ya nishati kwa ujumla. Walikosea. Kwa kweli, mtandao wenyewe ulidai , na vitabu hivi vinaendelea kukua.
Makampuni ya IT yamezindua mipango ya kubadili vyanzo vya nishati mbadala, lakini hii sasa haiwezekani. Vituo vyote vya data hutumia nishati mara tatu zaidi kuliko mitambo yote ya jua na upepo ulimwenguni hutoa. Mbaya zaidi, uzalishaji na uingizwaji wa mara kwa mara wa paneli za jua na mitambo ya upepo , kwa hiyo, haiwezekani leo kuacha mafuta ya mafuta (mafuta, gesi, urani). Lakini hifadhi hizi hazitadumu kwa muda mrefu, kwa hivyo tutalazimika kufikiria juu ya jinsi ya kuishi kwenye vyanzo vinavyoweza kurejeshwa. Ikiwa ni pamoja na uendeshaji wa miundombinu ya kompyuta, ikiwa ni pamoja na seva za mtandao.
Jarida la teknolojia ya chini Kurasa za wavuti huvimba haraka sana. Ukubwa wa wastani wa ukurasa uliongezeka kutoka 2010 hadi 2018 , na kwa tovuti za simu - kutoka 0,15 MB hadi 1,6 MB, makadirio ya kihafidhina.
Kuongezeka kwa idadi ya trafiki (nishati inayohitajika kusambaza megabyte 1 ya habari), ambayo husababisha ongezeko la mara kwa mara la matumizi ya nishati ya mtandao. Tovuti nzito na zilizopakiwa sio tu kuongeza mzigo kwenye miundombinu ya mtandao, lakini pia kufupisha "mzunguko wa maisha" wa kompyuta na simu mahiri, ambazo zinapaswa kutupwa mara nyingi zaidi na mpya zinazozalishwa, ambazo pia. .
Na bila shaka, kuongezeka kwa kazi kunaundwa na mtindo wa maisha yenyewe: watu hutumia karibu muda wao wote kwenye mtandao na kutegemea sana huduma mbalimbali za mtandao. Tayari ni ngumu kufikiria jamii ya kisasa bila miundombinu ya IT ya wingu (mitandao ya kijamii, wajumbe wa papo hapo, barua, n.k.)
Usanidi wa seva na tovuti
В Usanidi wa maunzi na mrundikano wa programu ya seva ya wavuti imeelezewa kwa kina.
Kompyuta ya bodi moja iliyochaguliwa kwa matumizi ya chini ya nishati na vipengele muhimu vya ziada kama vile chipu ya usimamizi wa nishati . Inakuwezesha kuomba takwimu kwenye voltage ya sasa na ya sasa kutoka kwa bodi na betri. Microcircuit hubadilisha nguvu kiotomatiki kati ya betri na kiunganishi cha DC, ambapo sasa inapita kutoka kwa paneli ya jua. Kwa hivyo, usambazaji wa umeme usioingiliwa kwa seva na usaidizi wa betri inawezekana.
Olimex Olinuxin A20 Chokaa 2
Hapo awali, betri ya lithiamu-polima yenye uwezo wa 6600 mAh (karibu 24 Wh) ilichaguliwa kama betri, kisha betri ya asidi ya risasi yenye uwezo wa 84,4 Wh iliwekwa.
Mfumo wa uendeshaji unaanza kutoka kwa kadi ya SD. Ingawa Mfumo wa Uendeshaji hauchukui zaidi ya GB 1 na tovuti tuli ni takriban MB 30, hakukuwa na maana ya kiuchumi katika kununua kadi ndogo kuliko ya Daraja la 10 16 GB.
Seva huunganisha kwenye Mtandao kupitia muunganisho wa nyumbani wa 100Mbps huko Barcelona na kipanga njia cha kawaida cha watumiaji. Anwani ya IP tuli imehifadhiwa kwa ajili yake. Takriban mtu yeyote anaweza kusanidi tovuti kama hiyo katika nyumba yake; unahitaji kubadilisha kidogo mipangilio ya ngome ili kusambaza bandari kwa IP ya ndani:
Mlango wa 80 hadi 80 kwa HTTP Bandari 443 hadi 443 kwa HTTPS Mlango wa 22 hadi 22 wa SSH
Mfumo wa uendeshaji kulingana na usambazaji wa Debian na kernel , ambayo imeundwa kwa bodi moja na chips AllWinner.
Paneli ya jua ya wati 50 kwa seva ya wavuti na paneli ya jua ya wati 10 kwa ajili ya kuangaza sebule katika nyumba ya mwandishi.
Tovuti tulivu inayotokana na mfumo (jenereta ya tovuti katika Python). Tovuti tulivu hupakia haraka na hazitumii sana CPU, kwa hivyo zinatumia nishati bora kuliko kurasa zinazozalishwa kwa nguvu. Tazama msimbo wa chanzo wa mada. .
Jambo muhimu sana ni ukandamizaji wa picha, kwani bila uboreshaji huu karibu haiwezekani kufanya kurasa za wavuti kuwa ndogo kuliko megabyte 1. Kwa uboreshaji, iliamuliwa kubadilisha picha kuwa picha za halftone. Kwa mfano, hapa kuna picha ya waendeshaji simu wa kike kwenye ubao wa kubadilishia simu katika karne iliyopita, .
Na hapa kuna picha iliyoboreshwa ya rangi ya kijivu ya ukubwa na rangi tatu (nyeusi, nyeupe, kijivu). Kutokana na udanganyifu wa macho, inaonekana kwa mtazamaji kuwa kuna rangi zaidi ya tatu.
Picha za nusu zilichaguliwa sio tu kuongeza ukubwa (uamuzi wa kutisha), lakini pia kwa sababu za urembo. Mbinu hii ya zamani ya usindikaji wa picha ina sifa fulani za kimtindo, kwa hivyo tovuti ina muundo wa kipekee.
Baada ya uboreshaji, vielelezo 623 kwenye tovuti ya Low-tech Magazine ilipungua kwa ukubwa kutoka 194,2 MB hadi 21,3 MB, yaani, kwa 89%.
Nakala zote za zamani zilibadilishwa kuwa Markdown kwa urahisi wa kuandika nakala mpya, na pia kwa urahisi wa kuhifadhi kupitia. . Maandishi na vifuatiliaji vyote, pamoja na nembo, viliondolewa kwenye tovuti. Fonti chaguo-msingi katika kivinjari cha mteja hutumiwa. Kama "nembo" - jina la gazeti katika herufi kubwa na mshale wa kushoto: LOW←TECH MAGAZINE. Baiti 16 pekee badala ya picha.
Katika kesi ya kupungua kwa muda, uwezekano wa "kusoma nje ya mtandao" umeandaliwa: maandishi na picha zinatumwa kwa mlisho wa RSS. Uhifadhi wa maudhui 100% umewezeshwa, ikiwa ni pamoja na HTML.
Uboreshaji mwingine ni kuwezesha mipangilio ya HTTP2 katika nginx, ambayo hupunguza trafiki kidogo na kupunguza muda wa upakiaji wa ukurasa ikilinganishwa na HTTP/1.1. Jedwali linalinganisha matokeo ya kurasa tano tofauti.
| | FP | WE | HS | FW | CW | |----------|-------|---------------|-------|------ -| | HTTP/1.1 | Sekunde 1.46 | Sekunde 1.87 | Sekunde 1.54 | Sekunde 1.86 | 1.89 | | HTTP2 | 1.30 | 1.49s | Sekunde 1.54 | 1.79s | Sekunde 1.55 | | Picha | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | akiba | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Usanidi kamili wa 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;
}Matokeo ya miezi 15 ya kazi
Kwa kipindi cha kuanzia Desemba 12, 2018 hadi Novemba 28, 2019, seva ilionyesha . Hii ina maana kwamba kutokana na hali mbaya ya hewa muda wa mapumziko kwa mwaka ulikuwa saa 399.
Lakini ikiwa hauzingatii miezi miwili iliyopita, muda wa nyongeza ulikuwa 98,2%, na wakati wa kupumzika ulikuwa masaa 152 tu, watengenezaji wanaandika. Uptime ulipungua hadi 80% katika miezi miwili iliyopita wakati matumizi ya nishati yalipoongezeka kwa sababu ya sasisho la programu. Kila usiku tovuti ilishuka kwa saa kadhaa.
Kulingana na takwimu, kwa mwaka (kutoka Desemba 3, 2018 hadi Novemba 24, 2019), matumizi ya umeme ya seva yalikuwa 9,53 kWh. Hasara kubwa katika mfumo wa photovoltaic kutokana na ubadilishaji wa voltage na kutokwa kwa betri zimeandikwa. Kidhibiti cha jua kilionyesha matumizi ya kila mwaka ya 18,10 kWh, ambayo inamaanisha kuwa ufanisi wa mfumo ni karibu 50%.
Mchoro uliorahisishwa. Haionyeshi kibadilishaji cha voltage kutoka volts 12 hadi 5 na mita ya saa ya saa ya betri.
Katika kipindi cha utafiti, wageni 865 wa kipekee walitembelea tovuti. Ikiwa ni pamoja na hasara zote za nishati katika usakinishaji wa nishati ya jua, matumizi ya nishati kwa kila mgeni wa kipekee yalikuwa 000 Wh. Kwa hivyo, saa moja ya kilowati ya nishati ya jua inayozalishwa inatosha kuwahudumia karibu wageni 0,021 wa kipekee.
Wakati wa jaribio, paneli za jua za ukubwa tofauti zilijaribiwa. Jedwali linaonyesha mahesabu ya muda gani itachukua kuchaji betri za uwezo tofauti unapotumia paneli za jua za saizi tofauti.
Wastani wa matumizi ya nguvu ya seva ya wavuti katika mwaka wa kwanza, pamoja na upotezaji wote wa nishati, ilikuwa Wati 1,97. Hesabu inaonyesha kuwa kuendesha tovuti mara moja katika usiku mfupi zaidi wa mwaka (saa 8 dakika 50, Juni 21) kunahitaji saa 17,40 za nguvu ya kuhifadhi, na usiku mrefu zaidi (saa 14 dakika 49, Desemba 21) unahitaji 29,19. .XNUMX Wh.
Kwa kuwa betri za asidi ya risasi hazipaswi kuisha chini ya nusu ya uwezo wake, seva inahitaji betri ya 60 Wh ili kuishi usiku mrefu zaidi ikiwa na mwanga ufaao zaidi wa mchana (2x29,19 Wh). Kwa zaidi ya mwaka, mfumo ulifanya kazi na betri ya 86,4 Wh na paneli ya jua ya 50-watt, na kisha muda uliotajwa hapo juu wa 95-98% ulipatikana.
Uptime 100%
Kwa muda wa 100%, ni muhimu kuongeza uwezo wa betri. Ili kulipa fidia kwa siku moja ya hali mbaya ya hewa (bila uzalishaji mkubwa wa nguvu), saa 47,28 za watt (saa 24 × 1,97 watts) za kuhifadhi zinahitajika.
Kuanzia Desemba 1, 2019 hadi Januari 12, 2020, betri ya wati 168 iliwekwa kwenye mfumo, ambayo ina uwezo wa kuhifadhi wa saa 84 wa wati. Hii ni hifadhi ya kutosha kuweka tovuti kufanya kazi kwa usiku mbili na siku moja. Usanidi ulijaribiwa katika kipindi cha giza zaidi cha mwaka, lakini hali ya hewa ilikuwa nzuri kiasi - na kwa kipindi kilichobainishwa muda wa nyongeza ulikuwa 100%.
Lakini ili kuhakikisha nyongeza ya 100% kwa miaka kadhaa, utalazimika kutoa kwa hali mbaya zaidi, wakati hali mbaya ya hewa inaendelea kwa siku kadhaa. Hesabu inaonyesha kwamba ili kuweka tovuti mtandaoni kwa muda wa siku nne na uzalishaji mdogo wa nishati au bila nishati, utahitaji betri ya asidi ya risasi yenye uwezo wa saa 440 wa wati, ambayo ni saizi ya betri ya gari.
Kwa mazoezi, katika hali nzuri ya hali ya hewa, betri ya 48 Wh ya asidi ya risasi itaweka seva usiku kucha kuanzia Machi hadi Septemba. Betri ya 24 Wh itadumu kwenye seva kwa muda usiozidi saa 6, kumaanisha kuwa itazima kila usiku, ingawa kwa nyakati tofauti kulingana na mwezi.
Kwa ujumla, tovuti zingine haziitaji kufanya kazi usiku, wakati idadi ya wageni ni ndogo, sema watu kutoka Jarida la Teknolojia ya Chini. Kwa mfano, ikiwa hii ni uchapishaji wa jiji la kikanda, ambapo wageni kutoka maeneo mengine ya wakati hawaji, lakini wakazi wa mitaa tu.
Hiyo ni, kwa tovuti zilizo na trafiki tofauti na uptime tofauti, betri za uwezo tofauti na paneli za jua za ukubwa tofauti zinahitajika.
Mwandishi hutoa hesabu ya kiasi gani cha nishati kinahitajika uzalishaji paneli za jua zenyewe (nishati iliyojumuishwa) na ni kiasi gani kinageuka ikiwa utagawanya kiasi hiki kwa maisha ya huduma yanayotarajiwa ya miaka 10.
Kwa njia hii, inawezekana kuhesabu sawa na mafuta ya mafuta ambayo hutumiwa katika uzalishaji na uendeshaji wa paneli. Jarida la teknolojia ya chini liligundua kuwa katika mwaka wa kwanza wa operesheni, mfumo wao (jopo la 50 W, betri ya 86,4 Wh) "ilitoa" takriban kilo 9 za uzalishaji, au sawa na kuchoma lita 3 za petroli: karibu sawa na 50- gari la abiria la umri wa miaka km kusafiri.
Ikiwa seva haipatikani na paneli za jua, lakini kutoka kwa gridi ya nguvu ya jumla, basi uzalishaji sawa unaonekana kuwa mara sita chini: 1,54 kg (sekta ya nishati ya Kihispania ina sehemu kubwa ya nishati mbadala na mitambo ya nyuklia). Lakini hii sio kulinganisha sahihi kabisa, mwandishi anaandika, kwa sababu inazingatia nishati iliyojumuishwa ya miundombinu ya jua, lakini haizingatii kiashiria hiki kwa mtandao wa jumla wa nishati, ambayo ni, gharama za ujenzi na msaada wake. .
Maboresho zaidi
Katika muda uliopita, uboreshaji kadhaa umefanywa ambao umepunguza matumizi ya nguvu ya seva. Kwa mfano, wakati mmoja msanidi aligundua kuwa TB 6,63 ya jumla ya TB 11,15 ya trafiki ilitolewa na utekelezaji mmoja usio sahihi wa mlisho wa RSS ambao ulivuta maudhui kila baada ya dakika chache. Baada ya kurekebisha hitilafu hii, matumizi ya nguvu ya seva (bila kujumuisha upotevu wa nishati) yalipungua kutoka 1,14 W hadi takriban 0,95 W. Faida inaweza kuonekana kuwa ndogo, lakini tofauti ya 0,19 W inamaanisha saa 4,56 za wati kwa siku, ambayo inalingana na zaidi ya saa 2,5 za maisha ya betri kwa seva.
Katika mwaka wa kwanza, ufanisi ulikuwa 50% tu. Hasara zilizingatiwa wakati wa malipo na kutekeleza betri (22%), na pia wakati wa kubadilisha voltage kutoka 12 V (mfumo wa jua wa PV) hadi 5 V (USB), ambapo hasara ilikuwa hadi 28%. Msanidi programu anakubali kwamba ana kibadilishaji cha voltage cha chini (kidhibiti bila USB iliyojengwa), kwa hivyo unaweza kuboresha hatua hii au kubadili usakinishaji wa jua wa 5V.
Ili kuboresha ufanisi wa uhifadhi wa nishati, betri za asidi ya risasi zinaweza kubadilishwa na betri za lithiamu-ioni za bei ghali zaidi, ambazo zina hasara ya chini ya chaji/kutokwa (<10%). Sasa mbuni anazingatia kompakt (CAES), ambayo ina maisha ya miongo kadhaa, ambayo inamaanisha kiwango kidogo cha kaboni kwenye uzalishaji wake.
Kikusanyiko cha nishati ya hewa iliyoshinikwa kwa kompakt,
Ufungaji wa turbine ya ziada ya upepo inazingatiwa (inaweza kuwa ) na kusakinisha tracker ya jua ili kugeuza paneli kuelekea jua. Mfuatiliaji hukuruhusu kuongeza uzalishaji wa umeme kwa 30%.
Njia nyingine ya kuongeza ufanisi wa mfumo ni kuongeza kiwango. Pandisha tovuti zaidi kwenye seva na uzindue seva zaidi. Kisha matumizi ya nishati kwa kila tovuti yatapungua.
Kampuni ya mwenyeji wa jua. Mchoro: Diego Marmolejo
Ukifunika balcony ya ghorofa yako yote na paneli za jua na kufungua kampuni ya ukaribishaji mtandao wa jua, gharama kwa kila mteja itakuwa ya chini sana kuliko kwa tovuti moja: uchumi wa kiwango.
Kwa ujumla, jaribio hili linaonyesha kwamba, kutokana na mapungufu fulani, inawezekana kabisa kwa miundombinu ya kompyuta kuendeshwa kwenye vyanzo vya nishati mbadala.
Kinadharia, seva kama hiyo inaweza kufanya bila betri ikiwa inaakisiwa katika sehemu zingine za ulimwengu. Kwa mfano, weka vioo huko New Zealand na Chile. Kuna paneli za jua zitafanya kazi wakati ni usiku huko Barcelona.
Chanzo: mapenzi.com