Potrošnja solarnog servera

Popis opreme

Raspberry Pi računalo (3B+ i Zero W)
Ovo je popularno računalo smješteno na jednu ploču (SoC - system on a chip). Omjer performansi, kapaciteta skladištenja i memorije i cijene čine ga idealnim izborom za ovakvo testiranje zbog, u usporedbi s osobnim računalima, male potrošnje energije, ali i velikim izborom podržanog softvera.

Ovakva se računala za potreba ovog testiranja pojavljuju u ulozi servera i klijenata.

Solarni paneli

- 1 x 50 W panel

- 1 X 30 W panel

- 2 X 10 W panel

Solarne baterije

- Akumulator solarni Vision 12V 7 AH

- Akumulator solarni Sole 12V 55 AH

Prijenosne baterije

- PB 10000 mAh
- iMYMAX Notebook MM-PB 30000 mAh
- Goobay 49216 8000 mAh
- VOLTCRAFT VC-8310170

Regulatori punjenja

- 2 x solarni regulator punjenja s integriranim USB priključkom (5V)

Ostali uređaji

- podesivi silazni pretvarač LM2596S

- USB multimetar Joy-IT JT-AT34

Energetske potrebe Raspberry Pi uređaja

Radnja	ZeroW	3B+
Mirovanje	120	400
Učitavanje desktop sućelja	160	690
Pregledavanje 1080p videa (lokalno)	170	510
Wifi mreža pod opterećenjem	130	440

Energetska potrošnja Raspberry Pi uređaja prema modelu (mA)

Raspberry Pi server pogonjen prijenosnim baterijama za smartphone / mobitele

Prijenosne baterije za smartphone i mobitele nude naizgled dobar omjer cijene i kapaciteta, no rezultati testiranja pokazuju da takve baterije nisu adekvatan izvor energije za Raspberry Pi server. Server mora biti dostupan 24 sata dnevno, a mali kapaciteti, te male dimenzije solarnih panela ne nude dobar omjer punjenja i potrošnje. To rezultira nadopunjavanjem baterija iz drugih izvora el energije (el. mreže, drugih baterija, agregata...) kako bi održavale napajanje. Uz to, opcija passthrough punjena, odnosno punjenja baterije dok se ista napaja iz drugog izvora, baterije dodatno zagrijava i oštećuje ih te im tako smanjuje kapacitet pri intenzivnom korištenju. Zato je za solarni server bolje koristiti baterije koje su dizajnirane za solarno punjenje, uz adekvatne regulatore punjenja.

Sortabilni podaci iz procesa testiranja Raspberry Pi serverskih računala u odnosu na različite izvore napajanja, sa i bez dodatka obnovljivih (solarnih) izvora.

Mjerenja su vršena i prije početka samog istraživanja.


Datum	Server	Napajanje	Solar	mAh	mA	Trajanje	Mreža
20-05-07	RPi 3B+	Solar PB	da		400	000:59	UTP
20-05-08	RPi 3B+	PB	ne	10000	400	015:59	UTP
20-05-08	RPi 0w	Solar PB	da		120	003:39	WiFi
20-05-09	RPi 0w	PB	da	10000	120	051:26	WiFi
20-05-19	RPi 0w	PB	da	30000	120	105:22	WiFi
20-05-28	RPi 0w	iMYMAX Notebook MM-PB	ne	30000	114	074:22	WiFi
20-06-05	RPi 0w	iMYMAX Notebook MM-PB	ne	30000	120	072:51	WiFi
20-06-26	RPi 0w	iMyMax MM-PB/006	ne	30000	114	105:27	WiFi
20-07-14	RPi 3B+	Goobay 49216	ne	8000	413	012:55	WiFi
20-07-15	RPi 3B+	Goobay 49216	da	8000	411	012:54	WiFi
20-07-16	RPi 3B+	Goobay 49216	da	8000	427	012:47	WiFi
		~~VOLTCRAFT VC-8310170~~

Simulacija prometa - lokalne bežične mreže.

Sl. 1. Ilustracija sustava korištenog za testiranje

Ogledno mjerenje (bez spojenih uređaja)

- 100% naupnjena 7AH baterija
- RaspberryPi 3B+ s aktiviranim WiFi access pointom
- solarni regulator punjenja
- podesivi silazni pretvarač (5V)
- bez spojenih klijentskih uređaja

Datum	Server	Baterija	Kapacitet	mA	Početna voltaža	Završna voltaža	Trajanje
12-07-21	RPi3B+	Akumulator solarni Vision 12V 7	7Ah	439	13.7	10.7	16:00:10

Prijenosni solarni sustav s baterijom manjeg kapaciteta (7Ah)

- 50 W solarni panel

- akumulator solarni Vision 12V 7 AH

- solarni regulator punjenja s integriranim USB priključkom (5V)

Datum	Server	Baterija	Kapacitet	mA	Početna voltaža	Završna voltaža	Trajanje
14-07-21	RPi3B+	Akumulator solarni Vision 12V 7	7Ah	439	13.7	10.7	25:00:09
18-07-21	RPi3B+	Akumulator solarni Vision 12V 7	7Ah	439	13.7	10.7	24:45:09

Direktno napajanje iz solarnog panela uz pomoć silaznog pretvarača

- 30 W panel

- silazni pretvarač

Mjerenja ovog sustava nisu tablično prikazana jer napaja trošilo izravno iz sunčeve energije pa u potpunosti ovisi o količini sunca.

Maksimalna struja od 18V i maksimalni naponod 1.65A (vrijednosti variraju tijekom dana i ovise o količini sunčeve energije. Solarni paneli prilikom zimskih mjeseci i potupno oblačnih dana proizvode između 1/3 i 2/3 nazivne energije koja je dovoljna za mrežnu reprodukciju tijekom dana.

Ovakav sustav je nestabilan, ali i najmanje ovisan o opremi (nema baterije), te najjeftiniji (potreban je samo 30 W solarni panel i silazni pretvarač). ~~Ovo~~Ovakav sustav je ~~optimalan sustav~~prihvaljiv za korištenje za privremene umjetničke postave, ali nije adekvatan za postave koji moraju raditi 00-24 h.

Statični solarni sustav s baterijom velikog kapaciteta (55Ah)

- 30 W solarni panel

- Akumulator solarni Sole 12V 55 AH

- solarni regulator punjenja s integriranim USB priključkom (5V)

SkripteSoftver za mjerenje

~~Nagios~~ ~~https://pimylifeup.com/raspberry-pi-nagios/~~

Zbog ~~mogučnosti~~potencijalne ~~gubitka~~nestabilnosti ~~energije~~solarnih sustava (~~losi~~npr. ~~vremenski~~uptime ~~uvjeti)~~se ine ~~prirode~~zapisuje ~~računala~~dobro ~~korištenih~~ako začesto ~~servere~~dolazi ~~(Raspberry Pi prilikom~~do gubitka energije), potrebno je ~~namjerstiti~~namjestiti vanjski monitoring koji se napaja iz strujne mreže.

~~Skripta~~to koristimo Nagios Core, sustav za ~~mjerenje~~nadzor ~~vremena~~serverske infrastrukture https://www.nagios.org/projects/nagios-core/ instaliran na Raspberry Pi računalo koji nadzire mrežu iz vana.

whileSimulacija true
do
awk '{print int($1/3600)":"int(($1%3600)/60)":"int($1%60)}' /proc/uptime > /home/pi/uptime.log
cp /home/pi/uptime.log /home/pi/uptime.log.bak
sleep 30
done &

prometa

~~Skripta~~Na za5 ~~simulaciju~~klijentskih ~~prometa~~Rpi uređaja koristimo skriptpu koja s RPi servera svake minute skida sadržaj (optmizirani ili neoptimizirani video), te tako simuliramo promet.

while true
do
wget -P /dev/shm/1 --delete-after --recursive --quiet 10.1.0.1
sleep 60
done &

Datum	Server	Baterija	Kapacitet	mA	Početna voltaža	komentar	Minimalna voltaža	Trajanje
~~18-07-21~~	RPi3B+	Akumulator solarni Vision 12V 7	7Ah	439	14.4		kišno vrijeme	35:00:10
21-07-21	RPi3B+	Akumulator solarni Vision 12V 7	7Ah	439	14.4		sunčano vrijeme	4 days, 13:36:55

EOS baterije 10000 mAh = 23,25h (u teoriji) - veliki load (5 uredjaja spajaju se jednom u minuti i skidaju stranicu)

~~2021-~~

~~21:10~~- ~~12:40~~=~~video)~~

~~14:36~~- ~~06:14~~= ~~(neoptimiziranivideo)~~

~~2021-~~

-~~2021-~~ ~~07:36- 15h:42min (optimizirani video)~~

~~2021-08-08 21:40 - 2021-08-09 13:30 - 15h:50min (optimizirani video)~~

~~2021-08-10 01:40 - 2021-08-10 17:28 - 15h:48min (optimizirani video)~~

-~~loada(samoupaljenwifi,bezklijenata)~~

~~2021-07-28~~

~~21:132021-07-2916h:7minvideo)~~

~~2021~~

-07-30~~00:22 - 2021-07-30 16:38 = 16h:16min (neoptimizirani video)~~

Datum	Server	Baterija	Kapacitet	mA	Trajanje (hh:mm)	Opterećenje	Optimiziran sadržaj
27-07-2721	RPi3B+	EOS ~~2021-~~10000 mAh	10000 mAh	439	15:30	Visoko	Ne
28-07-2821	RPi3B+	EOS ~~15h:30min~~10000 ~~(neoptimizirani~~mAh	10000 ~~2021-~~mAh	404	16:07	Nisko	Ne
30-07-21	RPi3B+	EOS 10000 mAh	10000 mAh	404	16:15	Nisko	Ne
02-08-0221	RPi3B+	EOS ~~2021-~~10000 mAh	10000 mAh	439	15:38	Visoko	Ne
07-08-0321	RPi3B+	EOS 10000 mAh	10000 mAh	439	15:~~38min~~42	Visoko	Da
08-0708-21	RPi3B+	EOS 10000 mAh	10000 mAh	439	15:50	Visoko	Da
10-08-21	RPi3B+	EOS 10000 mAh	10000 mAh	439	15:48	Visoko	Da
11-08-21	RPi3B+	EOS 10000 mAh	10000 mAh	404	15:54	Nisko	Da
14-08-0721	RPi3B+	EOS ~~baterija~~10000 ~~10000mAh~~mAh	10000 ~~bez~~mAh	404	15:45	Nisko	Da
18-08-21	Zero -W	EOS ~~13:20~~10000 =mAh	10000 ~~(neoptimizirani~~mAh	123	60:42	Nisko	Da

~~EOS baterija 10000mAh - bez loada (1 klijent spaja se jednom u minuti i skida stranicu)~~

~~2021-08-11 16:13 - 2021-08-12 08:07 - 15h:54min (optimizirani video)~~

~~2021-08-14 19:37 2021-08-15 11:22 = 15h:45min (optimizirani video)~~

~~EOS baterija 10000mAh - Rpi0W (1 klijent spaja se jednom u minuti i skida stranicu)~~

~~2021-08-16 13:32 - 2021-08-19 02:14 - 2 days, 12 hours, 42 min~~