太阳能网站,这意味着它有时会离线

2020-12-05 08:04:38

《低技术杂志》质疑技术进步的信念,并强调了过去的知识和技术在设计可持续发展社会方面的潜力。由于Web重新设计早就该开始了-并且因为我们尝试实践我们的讲道-我们决定建立一个低技术的网站来满足我们的需求并遵守我们的原则。

为了减少能源消耗,我们选择了使用静态网站而不是数据库驱动的内容管理系统来回归基本的网页设计。我们还将应用默认字体,抖动图像,离线阅读选项以及其他技巧,以将能耗降低到远远低于普通网站的水平。此外,较低的资源要求和开放的设计有助于使使用旧计算机和/或较不可靠的Internet连接的访问​​者可以访问博客。

由于该网站能耗极低,因此可以在具有移动电话处理能力的微型计算机上运行。它需要1到2.5瓦的功率,由作者家阳台上的小型离网太阳能光伏系统提供。对于离网可再生能源系统而言,典型的能源存储是有限的。这意味着该网站将在较长的阴天期间离线。

我们被告知,互联网将使社会“物质化”并减少能源使用。与这种预测相反,它本身已成为一个庞大且快速增长的能源消费国。根据最新估计,整个网络已经消耗了全球电力生产的10%,数据流量大约每两年翻一番。

为了抵消与高能耗相关的负面影响,已提出可再生能源作为降低数据中心供电排放的一种手段。例如,绿色和平组织的年度ClickClean报告根据主要互联网公司对可再生能源的使用情况对其进行排名。

但是,在可再生电源上运行数据中心不足以解决Internet日益增长的能源使用问题。首先,互联网所消耗的能源是全世界所有风能和太阳能所能提供的能量的三倍。此外,制造并定期更换可再生能源发电厂也需要能源,这意味着如果数据流量持续增长,化石燃料的使用也将随之增长。

最后,太阳能和风能并不总是可用的,这意味着运行在可再生能源上的互联网将需要用于能源存储和/或传输的基础设施,该基础设施还必须依靠化石燃料进行制造和更换。用可再生能源为网站供电不是一个坏主意。但是,还必须解决能源使用量不断增长的趋势。

互联网能源使用的增长与两个趋势有关。首先,内容变得越来越占用资源。这与视频重要性的增长有很大关系,但是在网站之间可以观察到类似的趋势。

平均网页大小(定义为500,000个最受欢迎网站的平均页面大小)从2010年的0.45兆字节增加到2018年6月的1.7兆字节。对于移动网站,平均“页面权重”从0.15兆字节增长了十倍。 2011年为2018年的1.6 MB。使用不同的衡量方法,其他来源报告的平均页面大小在2018年达到2.9 MB。

从2010年到2018年,平均网页的大小至少增加了三倍。

数据流量的增长超过了能源效率的提高(通过Internet传输1兆字节数据所需的能量),从而导致越来越多的能源使用。

除此之外,“较重”或“较大”的网站不仅增加了网络基础架构中的能源消耗,而且还缩短了计算机的使用寿命-较大的网站需要功能更强大的计算机才能访问它们。这意味着需要制造更多的计算机,这是一个非常耗能的过程。

互联网能耗增长的第二个原因是我们花费越来越多的在线时间。在便携式计算设备和无线网络访问到来之前,只有当我们可以访问办公室,家中或图书馆中的台式计算机时,我们才连接到网络。我们现在生活在一个无论身在何处的世界,我们总是在线的,有时甚至同时通过多个设备。

持续的网络访问与风能和太阳能等可再生能源结合得并不好,这些能源并非总是可用。

“始终在线”互联网访问伴随着云计算模型-允许更节能的用户设备,但要以增加数据中心的能耗为代价。现在,越来越完美地脱机进行的活动(例如,编写文档,填写电子表格或存储数据)现在需要连续的网络访问。这与并非总是可用的风能和太阳能等可再生能源不能很好地结合在一起。

我们的新网页设计解决了这两个问题。由于采用了技术含量较低的网页设计,与旧设计相比,我们设法将博客的平均页面大小减少了五倍-同时使网站在视觉上更具吸引力。其次,我们的新网站不仅在文字上,而且在现实中都以太阳能为100%供电:它拥有自己的储能系统,并且在多云天气较长时会脱机。

互联网不是自治的。其不断增长的能源使用是软件开发人员,网页设计师,营销部门,发布者和互联网用户做出实际决定的结果。通过一个轻型,离网的太阳能网站,我们希望表明可以做出其他决策。

该网站的平均页面大小低于0.5 MB-约为原始网站平均页面大小的六分之一

在线上有大约100篇文章,太阳能网站上的平均页面重量现在不到0.5 MB,大约是以前设计的平均页面大小的五分之一,不到50万个最受欢迎博客中平均页面大小的三倍。 2018年6月。此网站上每篇文章的页面权重显示在屏幕的左下角。

以下是我们为减少能耗而做出的一些设计决策。我们已经发布了一份单独的文档,该文档侧重于前端工作,而一份文档则侧重于后端工作。我们还发布了网站设计的源代码。

我们做出的基本选择之一是建立一个静态网站。当今大多数网站都使用服务器端编程语言,这些语言通过查询数据库即时生成网站。这意味着每次有人访问网页时,都会按需生成该网页。

另一方面,静态网站仅生成一次,并作为一组简单的文档存在于服务器硬盘上。它总是存在的-不仅是当有人访问该页面时。因此,静态网站基于文件存储,而动态网站则取决于循环计算。静态网站因此需要较少的处理能力,因此所需的能源也较少。

静态网站需要较少的处理能力,因为它不依赖于重复计算

选择静态站点可以从我们位于巴塞罗那的家庭办公室以经济的方式为站点提供服务。对数据库驱动的网站执行相同的操作几乎是不可能的,因为这将需要太多的精力。这也将带来很大的安全风险。尽管具有静态站点的Web服务器可以被黑客入侵,但是攻击路径明显减少,并且损坏更容易修复。

主要挑战是在不降低网站吸引力的情况下减小页面大小。因为图像占用了大部分带宽,所以通过消除图像,减少图像的数量或缩小图像的大小,很容易获得很小的页面尺寸并降低能耗。但是,视觉效果是《低科技》杂志吸引力的重要组成部分,没有它们,网站就不会一样。

通过抖动,即使图像显示的大小比旧网站大得多,我们也可以使图像的资源密集度降低十倍。

相反,我们选择应用一种过时的图像压缩技术,称为“抖动”。图像中的颜色数量,以及其文件格式和分辨率,共同决定了图像的大小。因此,我们选择不使用全彩色高分辨率图像,而是选择将所有图像转换为黑白,中间使用四个灰度等级。然后,通过浏览器的本机图像处理功能根据相关的内容类别为这些黑白图像着色。

通过此抖动插件压缩后,文章中的图片为内容增加的负载要少得多:与旧网站相比,图片的资源密集度降低了大约十倍。

加载的所有资源(包括字体和徽标)都是服务器的附加请求,需要存储空间和能源消耗。因此,我们的新网站不会加载自定义字体并删除字体系列声明,这意味着访问者将看到其浏览器的默认字体。仅使用一种字体的粗细(常规),表明可以在不加载多个字体和粗细的情况下传达内容层次结构。

访客将看到其浏览器的默认字体,从而无需加载自定义字体。

我们对徽标使用类似的方法。实际上,《低技术杂志》从来没有一个真正的徽标,只是一个长矛的横幅图像,它是作为针对当前高技术主张的低技术武器而持有的。 Low-tech Magazine的新标识代替了需要生产和分发自定义字体和图像的设计徽标,而仅由一个印刷动作组成:使用左箭头代替博客名称中的hypen ←科技杂志。这种精简的身份汲取了过去的灵感以及先前设计的标语。

不少网络托管公司声称其服务器运行在可再生能源上。但是,即使他们实际在现场产生太阳能,而不仅仅是通过植树或类似方法``抵消''化石燃料的使用,他们的网站也始终在线。

这意味着他们要么在现场拥有庞大的电池存储系统(这使其电力系统难以为继),要么在太阳能短缺时依靠电网供电(这意味着他们并没有真正依靠100 % 太阳能)。

无论什么原因都需要使服务器保持在线状态,仅需过多的电池,这会使系统不可持续且昂贵。

相比之下,该网站在具有自身能量存储的离网太阳能系统上运行,并且在多云天气较长的时间内将脱机。不足100%的可靠性对于离网太阳能系统的可持续性至关重要,因为在一定阈值之上,用于生产和更换电池的化石燃料能源要高于太阳能电池板所节省的化石燃料能源。

除了可持续性(和成本)之外,作者的家中安装太阳能电池板和电池的空间有限。无论哪种情况都使服务器保持在线状态-虚拟主机公司的标准业务模型-仅需要太多电池。

在大约一年的时间里(从2018年12月12日到2019年11月28日,共351天),服务器的运行时间为95.26%。这意味着我们处于离线状态399小时(相当于16.64天)。

这些数字并不能说明全部情况。在此期间的前十个月中,服务器在线的时间为98.2%。这意味着它仅脱机152个小时(6.4天)–包括冬季。

但是,2019年10月1日至11月30日的正常运行时间下降至80.17%。这是由于Linux内核的软件升级引起的,该升级将服务器的平均功耗从1.19瓦增加到1.49瓦,因此每晚使该网站关闭至少几个小时。

上图显示了2019年7月15日至11月15日服务器的电源使用情况,揭示了软件升级的效果。服务器离线时,电源使用为零。在软件升级之前,这种情况只会在恶劣天气的较长时期内偶尔发生。从十月开始,它每天晚上发生。 11月初的两个峰值表明有两种用电网为电池充电的意图,因为我们最初认为问题是由电池性能恶化引起的。

以上所有数据均涉及由50W太阳能电池板组成的装置,其能量存储容量相当于86.4 Wh铅酸电池的能量存储容量。在2019年12月和2020年1月,我们已在不同尺寸的太阳能电池板和电池上运行该系统。基于这些实验,我们决定继续使用较小的(30W)太阳能电池板和较大的(168 Wh)铅酸电池。从那时起,即使我们通过使网站使用多种语言添加了很多内容,正常运行时间也一直是100%(2020年3月至2020年9月)。这是由于较大(全新)的电池,而且是由于较小的太阳能电池板的方向更好。电池的容量会随着时间的推移而下降,因此更高的存储容量将使电池使用寿命更长。如果在2020/2021年冬季之前正常运行时间保持100%,我们可能会降级为20W太阳能电池板。

该网站的可访问性取决于太阳能网络服务器所在的西班牙巴塞罗那的天气。因为是太阳能供电,所以该网站通常在夏季在线。为了帮助访问者``计划''他们对Low-tech Magazine的访问,我们为他们提供了多个指示器。

电池电量表提供了至关重要的信息,因为它可能会告诉访问者博客将要关闭,或者它可以“安全”地阅读。该设计具有背景色,该背景色指示为网站服务器供电的太阳能电池的容量。高度降低表示夜幕降临或天气恶劣。

为了帮助访问者``计划''他们对Low-tech Magazine的访问,我们为他们提供了一些指示器,例如电池电量计和天气预报。

除了电池电量级别外,还可以通过统计信息显示板查看有关网站服务器的其他信息。这包括服务器位置的上下文信息:时间,当前的天空状况,即将到来的预报以及由于功率不足而导致服务器最后关闭的持续时间。

太阳能网站的可持续性如何?重点关注太阳能光伏系统的规模以及正常运行时间与可持续性之间的最佳平衡。

服务器:该网站在Olimex A20计算机上运行。它具有2 GHz的处理能力,1 GB的RAM和16 GB的存储空间。服务器消耗1-2.5瓦的功率。

服务器软件:网络服务器运行Armbian Stretch,这是一个基于SUNXI内核的基于Debian的操作系统。我们编写了有关配置Web服务器的技术文档。

设计软件:该网站使用静态网站生成器Pelican构建。我们已经发布了“太阳”的源代码,“太阳”是我们在此处开发的鹈鹕主题。

网络连接。服务器已连接到100 MBps的光纤Internet连接。这是我们配置路由器的方法。目前,路由器由电网供电,需要10瓦功率。我们正在研究如何用也可以通过太阳能供电的更高效的路由器来替代耗电的路由器。

太阳能光伏系统。目前,服务器使用30W太阳能电池板和168 Wh铅酸电池运行。但是,我们一直在尝试不同的设置。光伏装置由10A太阳能控制器控制。

太阳能低技术杂志正在开发中。目前,以电网为动力的《低端技术》杂志仍然在线。如果有的话,将鼓励读者访问太阳能网站。以后会发生什么,目前尚不清楚。有几种可能性,但很大程度上取决于太阳能服务器的经验。

在我们决定如何整合新旧网站之前,只有在TypePad托管的以网格为动力的Low-tech Magazine上才能进行评论。如果要发送与太阳能Web服务器本身有关的评论,可以通过发送电子邮件至solar(low)magazine(dot)com来进行。您的评论将在此页面底部发布。

一方面,我们正在寻找想法和反馈意见,以进一步改善网站并减少能源消耗。我们将对该项目进行广泛的记录,以便其他人也可以建立技术含量较低的网站。这是我们遇到的一些具体技术问题。

要发表评论,请发送电子邮件至solar(low)magazine(dot)com。评论将在此页面底部发布。

另一方面,我们希望人们能为此提供财政支持。自2007年成立以来一直维护《低科技杂志》的广告服务与我们的轻型网页设计不兼容。因此,我们正在寻找其他资助网站的方法:

我们提供按需打印的网站副本。这些出版物使您可以在纸上,在海滩上,在阳光下或任何时候,任何地方阅读《低技术杂志》。

《互联网能否生存下来应对气候变化?

2018年9月10日,Fastcompany的Kelsey Campbell-Dollaghan,《网页设计的未来是更少,而不是更多》。

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