Zaryadlovchi regulyatorli quyosh serverining birinchi prototipi. Surat:
2018-yil sentabr oyida Low-tech jurnalining ishqibozi . Maqsad energiya sarfini shunchalik kamaytirish ediki, bitta quyosh paneli uyda o'z-o'zidan joylashgan server uchun etarli bo'ladi. Bu oson emas, chunki sayt kuniga 24 soat ishlashi kerak. Keling, oxirida nima bo'lganini ko'rib chiqaylik.
Serverga kirishingiz mumkin , joriy quvvat sarfini va batareya zaryad darajasini tekshiring. Sayt sahifadan so'rovlarning minimal soni va minimal trafik uchun optimallashtirilgan, shuning uchun u Habrdan kelgan trafikning ko'tarilishiga bardosh berishi kerak. Ishlab chiquvchining hisob-kitoblariga ko'ra, yagona tashrif buyuruvchi uchun energiya iste'moli 0,021 Vt soatni tashkil qiladi.
31-yil 2020-yanvar kuni tong otguncha uning 42% batareya quvvati qolgan edi. Barselonada mahalliy vaqt bilan 8:04 da tong otadi, shundan so'ng quyosh panelidan oqim oqib chiqishi kerak.
Nima uchun?
O'n yil oldin mutaxassislar Internetning rivojlanishi jamiyatni "dematerializatsiya" ga, universal raqamlashtirishga va natijada umumiy energiya iste'molini kamaytirishga yordam beradi. Ular noto'g'ri edi. Aslida, Internetning o'zi talab qildi , va bu hajmlar o'sishda davom etmoqda.
IT-kompaniyalari muqobil quvvat manbalariga o'tish bo'yicha tashabbuslarni boshladilar, ammo hozir bu mumkin emas. Barcha ma'lumotlar markazlari dunyodagi barcha quyosh va shamol qurilmalaridan uch baravar ko'proq energiya iste'mol qiladi. Bundan ham yomoni, quyosh panellari va shamol turbinalarini ishlab chiqarish va muntazam ravishda almashtirish , shuning uchun bugungi kunda qazib olinadigan yoqilg'idan (neft, gaz, uran) voz kechish shunchaki mumkin emas. Ammo bu zaxiralar uzoq davom etmaydi, shuning uchun biz muqarrar ravishda qayta tiklanadigan manbalarda qanday yashash haqida o'ylashimiz kerak. Jumladan, kompyuter infratuzilmasi, shu jumladan veb-serverlarning ishlashi.
Past texnologiyali jurnal Veb-sahifalar juda tez shishiradi. O'rtacha sahifa hajmi 2010 yildan 2018 yilgacha oshdi , va mobil saytlar uchun - 0,15 MB dan 1,6 MB gacha, konservativ taxmin.
Trafik hajmining oshishi (1 megabayt ma'lumotni uzatish uchun zarur bo'lgan energiya), bu Internet energiya sarfining doimiy o'sishiga olib keladi. Og'irroq va ko'proq yuklangan saytlar nafaqat tarmoq infratuzilmasiga yukni oshiribgina qolmay, balki tez-tez tashlab yuborilishi va yangilarini ishlab chiqarilishi kerak bo'lgan kompyuterlar va smartfonlarning "hayot tsiklini" qisqartiradi. .
Va, albatta, ortib borayotgan ish yukini turmush tarzining o'zi yaratadi: odamlar deyarli barcha vaqtlarini Internetda o'tkazadilar va turli veb-xizmatlarga ko'p ishonadilar. Zamonaviy jamiyatni bulutli IT infratuzilmasi (ijtimoiy tarmoqlar, messenjerlar, pochta va boshqalar)siz tasavvur qilish allaqachon qiyin.
Server va veb-sayt konfiguratsiyasi
В Veb-serverning apparat konfiguratsiyasi va dasturiy ta'minot to'plami batafsil tavsiflangan.
Yagona taxtali kompyuter kam quvvat iste'moli va quvvatni boshqarish chipi kabi foydali qo'shimcha funktsiyalar uchun tanlangan . Bu sizga taxta va akkumulyatordan joriy kuchlanish va oqim bo'yicha statistik ma'lumotlarni so'rash imkonini beradi. Mikrosxema avtomatik ravishda batareya va doimiy oqim ulagichi o'rtasida quvvatni almashtiradi, bu erda oqim quyosh panelidan oqadi. Shunday qilib, batareya quvvati bilan serverni uzluksiz quvvat bilan ta'minlash mumkin.
Olimex Olinuxino A20 Ohak 2
Dastlab, akkumulyator sifatida 6600 mA / soat (taxminan 24 Vt) quvvatga ega lityum-polimer akkumulyator tanlangan, keyin 84,4 Vt quvvatga ega qo'rg'oshinli akkumulyator o'rnatildi.
Operatsion tizim SD-kartadan yuklanadi. OS 1 GB dan ko'p bo'lmagan joyni egallasa va statik veb-sayt taxminan 30 MB bo'lsa-da, Class 10 16 GB dan kichikroq kartani sotib olishning iqtisodiy ma'nosi yo'q edi.
Server Barselonadagi 100Mbps uy ulanishi va standart iste'molchi router orqali Internetga ulanadi. Buning uchun statik IP-manzil ajratilgan. Deyarli har bir kishi o'z kvartirasida bunday saytni o'rnatishi mumkin, portlarni mahalliy IP-ga yo'naltirish uchun xavfsizlik devori sozlamalarini biroz o'zgartirishingiz kerak:
HTTP porti uchun 80 dan 80 gacha port HTTPS uchun 443 dan 443 gacha SSH uchun 22 dan 22 gacha
Operatsion tizim Debian tarqatish va yadroga asoslangan , bu AllWinner chiplari bilan bitta platalar uchun mo'ljallangan.
Veb-server uchun 50 vattli quyosh paneli va muallifning kvartirasidagi yashash xonasini yoritish uchun 10 vattli quyosh paneli
Tizim tomonidan yaratilgan statik sayt (Python-da sayt generatori). Statik saytlar tezroq yuklanadi va protsessorni kamroq talab qiladi, shuning uchun ular dinamik ravishda yaratilgan sahifalarga qaraganda ancha tejamkor. Mavzu uchun manba kodini ko'ring. .
Juda muhim nuqta - bu tasvirni siqish, chunki bu optimallashtirishsiz veb-sahifalarni 1 megabaytdan kichikroq qilish deyarli mumkin emas. Optimallashtirish uchun fotosuratlarni yarim rangli tasvirlarga aylantirishga qaror qilindi. Misol uchun, bu erda o'tgan asrda kommutatorda telefon operatori ayolning fotosurati, .
Va bu erda o'lchamdagi optimallashtirilgan kulrang rasm uchta rang bilan (qora, oq, kulrang). Optik illyuziya tufayli tomoshabinga uchtadan ortiq rang bordek tuyuladi.
Yarim tonli fotosuratlar nafaqat hajmni optimallashtirish uchun (juda shubhali qaror), balki estetik sabablarga ko'ra ham tanlangan. Ushbu eski tasvirni qayta ishlash texnikasi muayyan stilistik xususiyatlarga ega, shuning uchun sayt biroz o'ziga xos dizaynga ega.
Optimallashtirishdan so'ng, Low-Tech Magazine veb-saytidagi 623 ta illyustratsiya hajmi 194,2 MB dan 21,3 MB gacha, ya'ni 89% ga kamaydi.
Barcha eski maqolalar yangi maqolalar yozish qulayligi hamda zaxira nusxasini yaratish uchun Markdown-ga aylantirildi. . Barcha skriptlar va trekerlar, shuningdek, logotiplar saytdan olib tashlandi. Mijoz brauzeridagi standart shrift ishlatiladi. "Logo" sifatida - chapga o'q bilan bosh harflar bilan yozilgan jurnal nomi: LOW←TECH MAGAZINE. Rasm o'rniga atigi 16 bayt.
To'xtab qolgan holda, "oflayn o'qish" imkoniyati tashkil etildi: matnlar va rasmlar RSS tasmasiga eksport qilinadi. 100% kontentni keshlash yoqilgan, jumladan HTML.
Yana bir optimallashtirish nginx-da HTTP2 sozlamalarini yoqishdir, bu HTTP/1.1 bilan solishtirganda trafikni biroz kamaytiradi va sahifani yuklash vaqtini qisqartiradi. Jadval besh xil sahifa uchun natijalarni taqqoslaydi.
| | FP | BIZ | 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 | | Tasvirlar | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | tejash | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
To'liq nginx konfiguratsiyasi:
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;
}15 oylik ish natijalari
12 yil 2018 dekabrdan 28 yil 2019 noyabrgacha bo'lgan davrda server ko'rsatdi . Bu shuni anglatadiki, yomon ob-havo tufayli yil davomida 399 soat ishlamay qolgan.
Ammo oxirgi ikki oyni hisobga olmasangiz, ish vaqti 98,2 foizni, ishlamay qolish muddati esa atigi 152 soatni tashkil etgan, deb yozadi ishlab chiquvchilar. So'nggi ikki oy ichida dasturiy ta'minot yangilanishi tufayli quvvat iste'moli oshganda, ish vaqti 80% gacha kamaydi. Har kecha sayt bir necha soat davomida ishlamay qoldi.
Statistik ma'lumotlarga ko'ra, yil davomida (3 yil 2018 dekabrdan 24 yil 2019 noyabrgacha) serverning elektr energiyasi iste'moli 9,53 kVt/soatni tashkil etdi. Fotovoltaik tizimda kuchlanishni konvertatsiya qilish va batareya zaryadsizlanishi tufayli sezilarli yo'qotishlar qayd etilgan. Quyosh kontrolleri yillik 18,10 kVt/soat iste'molni ko'rsatdi, ya'ni tizim samaradorligi taxminan 50% ni tashkil qiladi.
Soddalashtirilgan diagramma. U 12 dan 5 voltgacha bo'lgan kuchlanish konvertorini va batareya amper-soat o'lchagichni ko'rsatmaydi.
O'rganish davrida saytga 865 000 noyob tashrif buyurgan. Quyosh energiyasini o'rnatishda barcha energiya yo'qotishlarini hisobga olgan holda, bitta tashrif buyuruvchi uchun energiya iste'moli 0,021 Vt soatni tashkil etdi. Shunday qilib, ishlab chiqarilgan bir kilovatt-soat quyosh energiyasi deyarli 50 000 noyob tashrif buyuruvchilarga xizmat ko'rsatish uchun etarli.
Tajriba davomida turli o'lchamdagi quyosh panellari sinovdan o'tkazildi. Jadvalda har xil o'lchamdagi quyosh panellaridan foydalanganda turli quvvatdagi akkumulyatorlarni zaryad qilish uchun qancha vaqt ketishi haqidagi hisob-kitoblar ko'rsatilgan.
Birinchi yil davomida veb-serverning o'rtacha quvvat iste'moli barcha energiya yo'qotishlarini hisobga olgan holda 1,97 vattni tashkil etdi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, yilning eng qisqa tunida (8 soat 50 daqiqa, 21-iyun) veb-saytni bir kechada ishga tushirish uchun 17,40 vatt-soat saqlash quvvati kerak, eng uzun tunda (14 soat 49 daqiqa, 21 dekabr) sizga 29,19 vatt kerak bo'ladi. .XNUMX Vt.
Qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlar quvvati yarmidan past bo'lmasligi kerakligi sababli, eng uzoq tunda optimal kunduzgi yorug'lik (60x2 Vt) bilan omon qolish uchun server 29,19 Vt batareyani talab qiladi. Yilning ko'p qismida tizim 86,4 Vt batareya va 50 vattli quyosh paneli bilan ishladi va keyin yuqorida aytib o'tilgan 95-98% ish vaqtiga erishildi.
Ish vaqti 100%
100% ish vaqti uchun batareya quvvatini oshirish kerak. Bir kunlik juda yomon ob-havoning o'rnini qoplash uchun (muhim energiya ishlab chiqarilmasa) 47,28 vatt-soat (24 soat × 1,97 vatt) saqlash kerak.
1-yil 2019-dekabrdan 12-yil 2020-yanvargacha tizimga 168 vattli akkumulyator o‘rnatildi, uning amalda saqlash quvvati 84 vatt/soat. Bu saytni ikki kecha va bir kun ishlashi uchun etarli joy. Konfiguratsiya yilning eng qorong'u davrida sinovdan o'tkazildi, ammo ob-havo nisbatan yaxshi edi - va belgilangan vaqt ichida ish vaqti 100% edi.
Ammo bir necha yil davomida 100% ish vaqtini kafolatlash uchun siz yomon ob-havo bir necha kun davom etadigan eng yomon stsenariyni ta'minlashingiz kerak bo'ladi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, veb-saytni to'rt kun davomida kam energiya ishlab chiqarish bilan onlayn saqlash uchun sizga 440 vatt-soat quvvatga ega qo'rg'oshinli akkumulyator kerak bo'ladi, bu avtomobil akkumulyatori hajmiga teng.
Amalda, yaxshi ob-havo sharoitida, 48 Vt quvvatga ega qo'rg'oshin kislotali akkumulyator serverni martdan sentyabrgacha tunda ishlashini ta'minlaydi. 24 Vt quvvatga ega batareya serverga maksimal 6 soat xizmat qiladi, ya'ni oyga qarab har xil vaqtlarda bo'lsa ham, har kecha o'chadi.
Umuman olganda, ba'zi saytlar tunda ishlashga hojat yo'q, agar tashrif buyuruvchilar soni minimal bo'lsa, deyishadi Low-Tech jurnali yigitlari. Misol uchun, agar bu mintaqaviy shahar nashri bo'lsa, unda boshqa vaqt zonalaridan tashrif buyuruvchilar kelmaydi, faqat mahalliy aholi.
Ya'ni, turli xil trafik va turli ish vaqtiga ega saytlar uchun turli quvvatdagi batareyalar va turli o'lchamdagi quyosh panellari kerak.
Muallif qancha energiya talab qilinishini hisoblab chiqadi ishlab chiqarish quyosh panellarining o'zlari (mujassamlangan energiya) va agar siz ushbu miqdorni kutilgan xizmat muddati 10 yilga bo'lsangiz, qancha bo'ladi.
Shu tarzda, panellarni ishlab chiqarish va ishlatishda iste'mol qilinadigan qazib olinadigan yoqilg'ining ekvivalentini hisoblash mumkin. Past texnologiyali jurnalning ma'lumotlariga ko'ra, ishning birinchi yilida ularning tizimi (50 Vt panel, 86,4 Vt batareya) taxminan 9 kg chiqindilarni yoki 3 litr benzinni yoqish ekvivalentini "hosil qilgan": taxminan 50- yillik yengil avtomobil km sayohat.
Agar server quyosh panellaridan emas, balki umumiy elektr tarmog'idan quvvatlansa, ekvivalent emissiyalar olti baravar kam ko'rinadi: 1,54 kg (Ispaniya energetika sektorida muqobil energiya va atom elektr stansiyalarining ulushi yuqori). Ammo bu mutlaqo to'g'ri taqqoslash emas, deb yozadi muallif, chunki u quyosh infratuzilmasining mujassamlangan energiyasini hisobga oladi, lekin umumiy energiya tarmog'i uchun bu ko'rsatkichni, ya'ni uni qurish va qo'llab-quvvatlash xarajatlarini hisobga olmaydi. .
Keyingi yaxshilanishlar
O'tgan vaqt ichida server quvvat sarfini kamaytirgan bir qator optimallashtirishlar amalga oshirildi. Misol uchun, bir vaqtning o'zida ishlab chiquvchi jami 6,63 TB trafikning 11,15 TB bir necha daqiqada kontentni tortib oladigan bitta noto'g'ri RSS tasmasi ilovasi tomonidan yaratilganligini payqadi. Ushbu xatoni tuzatgandan so'ng, serverning quvvat sarfi (energiya yo'qotishlari bundan mustasno) 1,14 Vt dan taxminan 0,95 Vt gacha kamaydi. Daromad kichik bo'lib tuyulishi mumkin, ammo 0,19 Vt farq kuniga 4,56 vatt-soatni bildiradi, bu server uchun 2,5 soatdan ortiq batareya quvvatiga to'g'ri keladi.
Birinchi yil davomida samaradorlik atigi 50% ni tashkil etdi. Batareyani zaryadlash va zaryadsizlantirishda (22%), shuningdek, kuchlanishni 12 V (quyosh PV tizimi) dan 5 V (USB) ga o'tkazishda yo'qotishlar kuzatildi, bu erda yo'qotishlar 28% gacha edi. Ishlab chiquvchining tan olishicha, u suboptimal kuchlanish konvertoriga ega (o'rnatilgan USB-siz boshqaruvchi), shuning uchun siz ushbu nuqtani optimallashtirishingiz yoki 5V quyoshli o'rnatishga o'tishingiz mumkin.
Energiyani saqlash samaradorligini oshirish uchun qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlarni qimmatroq lityum-ion batareyalar bilan almashtirish mumkin, ular kamroq zaryadlash / tushirish yo'qotishlari (<10%). Endi dizayner kompaktni ko'rib chiqmoqda (CAES), bu o'nlab yillar xizmat qiladi, bu uning ishlab chiqarishida kichikroq uglerod izini anglatadi.
Yilni siqilgan havo energiya akkumulyatori,
Qo'shimcha shamol turbinasini o'rnatish ko'rib chiqilmoqda (bu bo'lishi mumkin ) va panellarni quyosh tomon burish uchun quyosh kuzatuvchisini o'rnatish. Kuzatuvchi elektr energiyasi ishlab chiqarishni 30 foizga oshirish imkonini beradi.
Tizim samaradorligini oshirishning yana bir yo'li - uni masshtablash. Serverda ko'proq veb-saytlarni ko'taring va ko'proq serverlarni ishga tushiring. Keyin har bir sayt uchun energiya sarfi kamayadi.
Quyosh hosting kompaniyasi. Tasvir: Diego Marmolexo
Agar siz butun kvartirangizning balkonini quyosh panellari bilan qoplasangiz va quyoshli veb-xosting kompaniyasini ochsangiz, har bir mijozning narxi bitta veb-saytga qaraganda ancha past bo'ladi: miqyosda iqtisod.
Umuman olganda, ushbu tajriba shuni ko'rsatadiki, ma'lum cheklovlarni hisobga olgan holda, kompyuter infratuzilmasi qayta tiklanadigan energiya manbalarida ishlashi mumkin.
Nazariy jihatdan, bunday server dunyoning boshqa qismlarida aks ettirilsa, batareyasiz ham ishlashi mumkin. Masalan, Yangi Zelandiya va Chilida nometall o'rnating. U erda quyosh panellari Barselonada tun bo'lganda ishlaydi.
Manba: www.habr.com