Utiliza esta herramienta interactiva para calcular el coste energético de tu Raspberry Pi.

Un cliente me hizo una pregunta inocente:

Me gustaría utilizar una Raspberry Pi para los dos siguientes fines:

a) Pi Hole para filtrar anuncios 
b) Baikal-Server para Carddav y Caldav

¿Qué Pi recomendarías, teniendo en cuenta el uso de la energía, el desarrollo del calor, etc.?

Mi respuesta requirió algo de investigación:

Para mí estaba claro que el Pi 4 / 4 GB  sería el servidor de mi elección, por supuesto con la Caso FLIRC para la disipación pasiva del calor. Sin ruido, sin partes móviles. GBit Ethernet, ... pero ¿podría recomendar la Pi 4 al cliente con la conciencia tranquila? ¿Puede la gente realmente permitirse para hacer funcionar la Pi 4 sin parar, los 365 días del año, 24 / 7?

La respuesta le sorprenderá. Yo mismo me sorprendí.

Básico

Empezaremos por algunos aspectos básicos para todos aquellos que han dejado atrás la física del instituto hace mucho tiempo:

• Amperees la corriente de potencia (la cantidad de energía eléctrica que fluye a través de un conductor o dispositivo; imagínese que es el número de electrones que fluyen a través de la tubería por segundo)
• VoltEl voltaje: es el voltaje (puede imaginarlo como la presión bajo la que fluyen los electrones, similar a la presión del agua en una tubería. La misma cantidad de agua bajo diferente presión puede ser agradable en tu bañera... o cortar el acero)
• Juntos, el voltio y el amperio dan como resultado Watt, la potencia real (definida como trabajo por segundo): 1 W = 1 V * 1 A

Es importante tener en cuenta que los vatios son independientes de la tensión y de la corriente continua o alterna que se utilice (CC o CA): es el potencia entregada. 

Normalmente, las empresas de servicios públicos cobran en kWh (kilovatios hora). Se trata de la energía que se suministra, sumada al tiempo que se suministra. Los kilovatios hora son el trabajo real que la compañía eléctrica ha suministrado a su casa. 

Uso de energía de la Pi 4

La Pi 4 no es una bombilla. No utiliza (ni suministra) la misma cantidad de energía de forma constante a lo largo del tiempo. Dependiendo de lo que estés utilizando, partes de su SoC (el chip plateado de la Pi, el ingenioso dispositivo que constituye el núcleo de la magia de la Pi) se encenderán y apagarán.  

El Pi 4 también puede compararse con un ser humano: si la persona está descansando, por ejemplo, viendo una película en su Centro multimedia KODInecesitan mucha menos energía que si corrieran un maratón. Aun así, es la misma persona.

Por esta razón, es importante observar el consumo de energía en reposo de la Pi 4, pero también el consumo de energía bajo carga pesada. 

Una cosa importante a tener en cuenta antes de empezar: esto no incluye los dispositivos externos (dispositivos USB que consumen energía, por ejemplo discos duros externos, SSDs, etc.) - pero puedes añadirlos fácilmente usando las fórmulas que proporciono a continuación.

Estoy utilizando las mediciones de potencia del excelente Alex Eames de Raspi.TV como base para mis cálculos. Muchas gracias, Alex.

La Pi 4 consume las siguientes corrientes:

• 575 mA al ralentí
• 885 mA mientras se carga LXDE
• 600 mA para ver vídeo de 1080p 
• 640 mA para grabar vídeo de 1080p

Tomamos los valores inferior y superior, 575 mA y 885 mA. El uso de energía de la Pi 4 promediado a lo largo del tiempo debería ser algo intermedio. 

Porque el funcionario Fuente de alimentación USB C suministra 5,1 V, podemos convertir los mA (m es por mili, una milésima) en vatios: 

• 2,93 W al ralentí
• 4,51 W mientras la Pi 4 carga LXDE

La Pi 4 consume entre 3 y 5 W de media.

El suministro de energía

No debemos omitir un factor importante que interviene en el cálculo de la potencia real extraída de la red eléctrica. La propia fuente de alimentación. 

A pesar de que el funcionario Fuente de alimentación USB C es muy eficiente, no es perfecto. Consume algo de energía para su propio circuito.

La fuente de alimentación USB C ha sido certificada según el Effieciency Marking Protocol (una norma introducida en Estados Unidos). Aquí hay un PDF con más información de fondo. 

Esta norma se puso en marcha después de que la gente se escandalizara al ver que muchas fuentes de alimentación ineficientes (que utilizaban reguladores lineales) utilizaban hasta 50 % de la energía propia, ¡independientemente de si el dispositivo que debía alimentar estaba activo o no! Se predijo que, en torno a 2010, las fuentes de alimentación por sí solas utilizarían hasta 30 % de la energía total en Estados Unidos. Por supuesto, había que hacer algo para remediar esta situación, lo que dio lugar a esta norma. 

La fuente de alimentación oficial tiene una tensión de 5,1 V, y un máximo de 3 A de corriente que es capaz de proporcionar. Esto supone una potencia máxima de 15,5 W (5,1 V * 3 A) que puede suministrar a la Pi. Por favor, ten en cuenta que estamos trabajando con promedios - la Pi consumirá mucha energía en ráfagas muy cortas, lo que requiere más de los 4,51 W para estar disponible. Promediando en el tiempo, incluso bajo carga, deberíamos ver el consumo de energía medido por Alex. Además, la fuente de alimentación también tiene que alimentar a los dispositivos USB si tienes alguno conectado a la Pi, lo cual está presupuestado. 

Según la norma (VI), la fuente de alimentación oficial de la Pi 4 puede consumir un máximo de 0,1 W cuando está en reposo, es decir, cuando no hay una Pi conectada. (El valor real en la hoja de datos es de 0,075 W como máximo)

La norma exige además que, si se alimenta la Pi 4, la eficiencia de conversión de energía debe ser como mínimo:

0,0834 x ln ( Pout) - 0,0014 x Pout + 0,609

Este es el logaritmo natural, Pout es la potencia de salida al Pi. Por suerte, existe Excel que puede calcular los números por nosotros:

• un mínimo de 69 de eficiencia de % para la Pi 4 cuando está en reposo 
• un mínimo de 73 % de eficiencia para la Pi 4 mientras carga LXDE

Si la Pi 4 está trabajando duro, la fuente de alimentación tiene que ser más eficiente - ¡una visión interesante! 

Según la hoja de datos de la fuente de alimentación de la Pi 4, la eficiencia mínima a 10 % de carga es de 72 %, y mínima de 81 % a 100 % / 75 % / 50 % / 25 % de carga. Seguiré utilizando los valores que calculé anteriormente, ya que deberían ser aplicables a cualquier otra fuente de alimentación con la certificación VI. 

En la toma de corriente, la Pi 4 realmente consume:

• 4,22 W de potencia al ralentí
• 6,20 W de potencia mientras se carga LXDE

Calculado para todo un año

Un día tiene 24 horas, el año tiene 365 días (la mayor parte del tiempo). Los kilovatios hora son lo que dicen ser: 1000 W * cantidad de horas:

• 36,98 kWh de consumo de energía al año en ralentí
• 54,28 kWh de consumo de energía al cargar LXDE por año
• 0,88 kWh si la fuente de alimentación de la Pi 4 estuviera conectada a la toma de corriente 365/24/7 - sin Pi. (El valor real es aún más bajo debido a que la hoja de datos da un máximo de 0,075W)

Por favor, dígame simplemente cuánto cuesta

Los precios de la energía fluctúan actualmente. En Alemania, se encuentran entre los más altos de Europa, incluso teniendo en cuenta el ajuste de los ingresos. Para los cálculos he utilizado un precio de 32,8 céntimos por kWh, según estos dos fuentes. El precio puede ser más bajo para usted - ¡por favor, vuelva a hacer los cálculos en este caso! 

También incluiré los precios que he calculado para el Reino Unido, que son bastante más bajos. He utilizado este como fuente:

• 13 peniques por kWh de media
• 20 % IVA
• 1,17783 € / GBP
• = 18,39 céntimos de euro por kWh

¿Estás preparado para que te vuele la cabeza?

• 12,13 € coste de la energía para el Pi 4 al ralentí 365 / 24 / 7
  • 6,80 € de coste de energía en Gran Bretaña
• 17,80 € costo de energía para la Pi 4 bajo carga, 365 / 24 / 7 (¡todo el año!) 
  • 9,98 € de coste de energía en Gran Bretaña
• 00,29 € el coste de la energía de la fuente de alimentación USB C, si simplemente se conecta a la toma de corriente, sin Pi, durante todo un año
  • 0,16 € en Gran Bretaña
  • Tenga en cuenta que este valor es en realidad aún más bajo, debido a que la fuente de alimentación de la Raspberry Pi es aún más eficiente.

¡Y todo esto incluyendo el IVA! 

El sorprendente mensaje de este artículo (que ni yo mismo me esperaba, ¡aunque lo estoy escribiendo!):

Una Pi 4 es una inversión inteligente para ahorrar dinero en energía.

Este blogpost de codinghorror puede darnos una aproximación de lo que usa un ordenador de sobremesa en potencia, en comparación. El artículo es de 2007, y habla de 120 a 150 W de uso real (antes de la eficiencia de la fuente de alimentación). Pero digamos, para ser justos, que usas un ordenador x86 realmente eficiente en energía como miniservidor. Posiblemente un viejo portátil. Y que este ordenador x86 (consumo de energía desde el zócalo) utiliza sólo 10 veces la cantidad de una Pi 4:

• 62 W de media
• 543 kWh al año
• 178,14 € de coste energético al año para su servidor x86 realmente eficiente desde el punto de vista energético
  • 99,87 € de coste de energía en Gran Bretaña

El actual diferencia entre la Pi 4 y el "servidor x86 eficiente" de su bolsillo, sólo por el uso de energía, son 160,34 € al año. Dependiendo de lo "gordo" que sea su servidor y de lo ineficiente que sea su fuente de alimentación, el ahorro podría ser aún mayor. 

Para ser justos, debo admitir que también hay SoCs Intel Atom bastante eficientes, que consumen menos energía - según a este artículoEstamos entre 10 y 15 W en reposo. Aún así, es dos o tres veces más que la Pi).

Nuestro set de confort Pi 4 le permite ahorrar dinero ya en el primer año de funcionamiento.

Al operar un pequeño servidor 24/7, nuestro Juego de confort Pi 4 le ahorraría dinero, en comparación con un PC de sobremesa clásico como servidor:

• Juego Pi 4 Comfort: 95 €.
• envío (dentro de Alemania): 4,99 €.
• consumo de energía: 17,80 €
• Coste total en el primer año: 117,79 €
• Ahorras, xcomparado con x86: 60,35 €.

¡SÍ! ¡Se ahorra dinero, ya en el primer año de propiedad! Incluso teniendo en cuenta el coste de compra de la Pi 4 - ¡simplemente ahorrando en energía!

¿Por qué no utilizar los ahorros para comprar una segunda Pi 4 / 4 GB como regalo para un amigo? En realidad, estará regalando dinero, con un beneficio anual en ahorro de costes de energía, año tras año.

La Pi 4 está apoyando a nuestro planeta verde - es el momento de deshacerse de nuestros viejos servidores x86 que están funcionando en reposo la mayor parte del tiempo de todos modos (realmente no entregar sus capacidades / posibilidades completas) -. sólo el ahorro de energía podría justificar la compra de una Pi 4!

Nota: Las personas que tienen la suerte de tener costes de energía más baratos, como en Gran Bretaña, podrán darse cuenta del ahorro en dos años, ¡y beneficiarse año tras año después! Pocas inversiones se amortizan tan rápidamente y empiezan a dar beneficios. 

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