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 |
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). Ovakav sustav je 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)
Softver za mjerenje
Zbog potencijalne nestabilnosti solarnih sustava (npr. uptime se ne zapisuje dobro ako često dolazi do gubitka energije), potrebno je namjestiti vanjski monitoring koji se napaja iz strujne mreže. Za to koristimo Nagios Core, sustav za nadzor serverske infrastrukture https://www.nagios.org/projects/nagios-core/ instaliran na Raspberry Pi računalo koji nadzire mrežu iz vana.
Simulacija prometa
Na 5 klijentskih 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 &EOS baterije 10000 mAh = 23,25h (u teoriji) - veliki load (5 uredjaja spajaju se jednom u minuti i skidaju stranicu)
| Datum | Server | Baterija | Kapacitet | mA | Trajanje (hh:mm) |
Opterećenje | Optimiziran sadržaj |
| 27-07-21 | RPi3B+ | EOS 10000 mAh | 10000 mAh | 439 | 15:30 | Visoko | Ne |
| 28-07-21 | RPi3B+ | EOS 10000 mAh | 10000 mAh | 404 | 16:07 | Nisko | Ne |
| 30-07-21 | RPi3B+ | EOS 10000 mAh | 10000 mAh | 404 | 16:15 | Nisko | Ne |
| 02-08-21 | RPi3B+ | EOS 10000 mAh | 10000 mAh | 439 | 15:38 | Visoko | Ne |
| 07-08-21 | RPi3B+ | EOS 10000 mAh | 10000 mAh | 439 | 15:42 | Visoko | Da |
| 08-08-21 | 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 |
| 14-08-21 | RPi3B+ | EOS 10000 mAh | 10000 mAh | 404 | 15:45 | Nisko | Da |
| 18-08-21 | Zero W | EOS 10000 mAh | 10000 mAh | 123 | 60:42 | Nisko | Da |