Calcolatore dei costi di alimentazione del Pi

Il nostro Calcolatore dei costi di alimentazione dei Pi è uno strumento che vi permette di calcolare i costi dell'elettricità per il vostro parco Raspberry Pi. Per le aziende con molti nodi Raspberry Pi, questo calcolo può svolgere un ruolo fondamentale nella determinazione dei costi.

Se siete alla ricerca di maggiori dettagli, abbiamo spiegato tutti i calcoli nell'articolo che segue lo strumento. Vi spieghiamo tutto quello che c'è da sapere sui costi di utilizzo dell'energia per il vostro Raspberry Pi.

Il nostro strumento interattivo:

Ora che sapete quanta energia consumerà il vostro Raspberry Pi e quanto vi costerà alimentarlo, potete determinare quanto vi costerà far funzionare la vostra flotta di Raspberry Pi.

Scoprite di seguito come funziona tutto questo.

Le basi

Inizieremo con alcune nozioni di base:

• Ampere (Amp): sono la corrente di alimentazione, ovvero la quantità di energia elettrica che attraversa un conduttore o un dispositivo. Immaginate gli ampere come il numero di elettroni che attraversano il tubo al secondo.
• VoltQuesti sono la differenza di potenziale elettrico. Si può immaginare come la pressione sotto la quale scorrono gli elettroni, simile alla pressione dell'acqua in un tubo.
• WattsLa potenza effettiva, che è pari agli ampere moltiplicati per i volt, è definita come lavoro al secondo.

Una cosa importante da tenere a mente è che i Watt sono indipendenti dalla tensione e dalla corrente continua o alternata utilizzata (CC o CA): si tratta della potenza effettivamente erogata. 

Di solito le aziende di servizi pubblici fatturano in kWh (chilowattora). Si tratta della potenza erogata sommata al tempo di erogazione.

I chilowattora sono il lavoro effettivo che l'azienda elettrica invia alla vostra azienda.

Diamo un'occhiata più da vicino al Raspberry Pi 4.

Consumo di energia del Raspberry Pi 4

Il Pi 4 non è una lampadina. Non usa (ed eroga) la stessa quantità di energia in modo costante nel tempo. A seconda dell'uso che se ne fa, alcune parti del suo SoC (il chip argentato del Pi, l'ingegnoso dispositivo al centro della magia del Pi) si accendono e si spengono.  

Possiamo anche paragonare il Pi 4 a una persona. Se state riposando, per esempio guardando un film sul vostro Centro media KODIAllora avete bisogno di molta meno energia che se steste correndo una maratona. Si tratta comunque della stessa persona.

Per questo motivo è importante guardare il consumo di energia a riposo del Pi 4, ma anche il consumo di energia sotto carico pesante. 

Una cosa importante da tenere a mente prima di iniziare: questo non include i dispositivi esterni (dispositivi USB che assorbono energia, per esempio hard disk esterni, SSD, ecc.

Sto usando le misure di potenza del eeccellente Alex Eames di Raspi.TV come base per i miei calcoli. Grazie mille, Alex!

Il Pi 4 assorbe le seguenti correnti:

• 575 mA al minimo
• 885 mA durante il caricamento di LXDE
• 600 mA per visualizzare video a 1080p 
• 640 mA per registrare video a 1080p

Prendiamo i valori inferiore e superiore, 575 mA e 885 mA. Il consumo di energia del Pi 4 in media nel tempo dovrebbe essere qualcosa nel mezzo. 

Perché l'ufficiale Alimentazione USB C fornisce 5,1 V, possiamo trasformare i mA (m sta per milli, un millesimo) in Watt: 

• 2,93 W al minimo
• 4,51 W mentre il Pi 4 sta caricando LXDE

Il Pi 4 assorbe tra i 3 e i 5 W in media.

L'alimentazione

Non bisogna tralasciare un fattore importante che entra nel calcolo della potenza effettiva prelevata dall'utenza: l'alimentatore stesso. 

Anche se l'ufficiale Alimentazione USB-C è molto efficiente, ma non è perfetto. Consuma un po' di energia per il suo stesso circuito.

L'alimentatore USB-C è stato certificato secondo l'Efficiency Marking Protocol (uno standard introdotto negli Stati Uniti). Ecco un PDF con più informazioni di base. 

Questo standard è stato lanciato dopo aver constatato con sconcerto che molti alimentatori inefficienti (che utilizzavano regolatori lineari) consumavano fino a 50 % di potenza, indipendentemente dal fatto che il dispositivo che dovevano alimentare fosse attivo o meno! Molti prevedevano che, intorno al 2010, i soli alimentatori avrebbero utilizzato fino a 30 % dell'energia totale negli Stati Uniti.

Naturalmente, era necessario risolvere la situazione, il che ha portato a questo standard. 

L'alimentazione ufficiale ha una tensione di 5,1 V e una corrente massima di 3 A che è in grado di fornire. Si tratta di una potenza massima di 15,5 W (5,1 V * 3 A) che è in grado di fornire al Pi. Tenete presente che stiamo lavorando con delle medie: il Pi assorbirà molta corrente in brevi intervalli, il che richiede più dei 4,51 W disponibili. Facendo una media nel tempo, anche sotto carico, dovremmo vedere l'assorbimento di energia misurato da Alex. Inoltre, l'alimentatore deve anche alimentare i dispositivi USB collegati al Pi, che ho messo in conto.

La matematica del potere

Secondo lo standard (VI) l'alimentazione ufficiale del Pi 4 può assorbire un massimo di 0,1 W quando è al minimo - cioè nessun Pi è attaccato. (Il valore reale nel datasheet è 0,075 W massimo)

Lo standard richiede inoltre che, se il Pi 4 è alimentato, l'efficienza di conversione della potenza deve essere almeno pari a:

0.0834 x ln ( Pout) - 0.0014 x Pout + 0.609

Questo è il logaritmo naturale, Pout è la potenza erogata al Pi.

• un minimo di 69 di efficienza % per il Pi 4 al minimo 
• un minimo di 73 efficienza % per il Pi 4 mentre carica LXDE

Se il Pi 4 lavora molto, l'alimentazione deve essere più efficiente - un'intuizione interessante! 

Secondo il datasheet dell'alimentatore Pi 4, l'efficienza minima a 10 % di carico è 72 %, e minima di 81 % a 100 % / 75 % / 50 % / 25 % di carico. Continuerò a usare i valori che ho calcolato sopra, poiché dovrebbero essere applicabili a qualsiasi altro alimentatore con la certificazione VI. 

Alla presa di corrente, il Pi 4 assorbe effettivamente:

• 4,22 W di potenza al minimo
• 6,20 W di potenza durante il caricamento di LXDE

Calcolato per un intero anno

Un giorno ha 24 ore, l'anno ha 365 giorni (la maggior parte delle volte). I chilowattora sono quello che dicono di essere: 1000 W * quantità di ore:

• 36,98 kWh di consumo energetico al minimo per anno
• 54,28 kWh di consumo energetico quando si carica LXDE all'anno
• 0,88 kWh se l'alimentatore del Pi 4 fosse inserito nella presa di corrente 365/24/7 - senza Pi. (Il valore reale è ancora più basso a causa della scheda tecnica che dà 0,075W massimo)

Il costo

I prezzi dell'energia sono attualmente fluttuanti.

In Germania sono tra i più alti d'Europa, anche considerando l'adeguamento del reddito. Per i calcoli ho utilizzato un prezzo di 32,8 centesimi di euro per kWh, secondo i dati di questi due fonti.

Il prezzo potrebbe essere più basso per voi. In questo caso, rifate i calcoli.

Includerò anche i prezzi che ho stimato per il Regno Unito, che sono significativamente più bassi. Ho utilizzato questo sito come fonte:

• 13 pence per kWh in media
• 20 % IVA
• 1,17783 € / GBP
• = 18,39 centesimi di euro per kWh

Ecco i risultati:

• 12,13 € costo dell'energia per il Pi 4 quando è al minimo 365 / 24 / 7
  • 6,80 € costo dell'energia in Gran Bretagna
• 17,80 € costo dell'energia per il Pi 4 sotto carico, 365 / 24 / 7 (tutto l'anno!)
  • 9,98 € costo dell'energia in Gran Bretagna
• 00,29 € costo di alimentazione per l'alimentatore USB C, se è semplicemente inserito nella presa, senza Pi, per un anno intero
  • 0,16 € in Gran Bretagna
  • Notate che questo valore è in realtà ancora più basso, a causa dell'alimentazione del Raspberry Pi che è ancora più efficiente!

E tutto questo includendo l'IVA.

Risparmiare denaro

Questo articolo può darci un'approssimazione approssimativa di quanto consuma un computer desktop in termini di potenza, in confronto.

L'articolo, del 2007, parla di 120-150 W di utilizzo effettivo (prima dell'efficienza dell'alimentatore).

Ma supponiamo di utilizzare un computer x86 molto efficiente dal punto di vista energetico come mini-server. Magari un vecchio notebook. E che questo computer x86 (consumo di energia dalla presa di corrente) consumi solo 10 volte la quantità di energia di un Pi 4:

• 62 W in media
• 543 kWh all'anno
• 178,14 € di costo energetico all'anno per il tuo server x86 veramente efficiente dal punto di vista energetico
  • 99,87 € costo dell'energia in Gran Bretagna

La differenza effettiva tra il Pi 4 e il "server x86 efficiente", solo per il consumo di energia, è di 160,34 € all'anno.

A seconda del peso del server e dell'inefficienza dell'alimentatore, i risparmi potrebbero essere ancora maggiori.

Va detto che esistono anche SoC Intel Atom piuttosto efficienti dal punto di vista energetico, che assorbono meno energia - secondo a questo articolosiamo da qualche parte tra i 10 e i 15 W al minimo. Ancora circa due o tre volte di più del Pi).

Quando si gestisce un piccolo server 24 ore su 24, 7 giorni su 7, un Set Pi 4 comfort dalla nostra azienda sorella, buyzero.deIl risparmio è notevole rispetto a quello di un classico PC desktop come server:

• Set Pi 4 Comfort: 95 €
• Spedizione (in Germania): 4,99 €
• Consumo di energia: 17,80 €
• Costo totale nel primo anno: 117,79 €
• Si risparmia, rispetto a x86: 60,35 €

Si risparmia già nel primo anno di proprietà.

Conclusione

Un Raspberry Pi può sostenere i vostri obiettivi aziendali, sia dal punto di vista ecologico che finanziario.