Quanto costa il consumo di energia per il Pi 4?

Usa questo strumento interattivo per calcolare il costo dell'energia per il tuo Raspberry Pi.

Un cliente mi ha fatto una domanda innocente:

Vorrei usare un Raspberry Pi per i due seguenti scopi:

a) Pi Hole per filtrare gli annunci 
b) Baikal-Server per Carddav e Caldav

Quale Pi consiglieresti, considerando il consumo di energia, lo sviluppo di calore, ecc.

La mia risposta ha richiesto alcune ricerche:

Per me era chiaro che il Pi 4 / 4 GB  sarebbe il server di il mio scelta, naturalmente con il Caso FLIRC per la dissipazione passiva del calore. Nessun rumore, nessuna parte in movimento. GBit Ethernet, ... ma potrei raccomandare il Pi 4 al cliente in buona coscienza? La gente può davvero permettersi per far funzionare il Pi 4 senza sosta, 365 giorni all'anno, 24 ore su 24?

La risposta vi sorprenderà. Io stesso sono rimasto sorpreso!

Nozioni di base

Inizieremo con alcune nozioni di base per tutti coloro che si sono lasciati alle spalle la fisica del liceo da molto tempo:

  • Ampereè la corrente di potenza (quanta potenza elettrica scorre attraverso un conduttore o un dispositivo - immaginatelo come il numero di elettroni che scorrono attraverso il tubo al secondo)
  • VoltLa tensione (si può immaginare come la pressione sotto la quale scorrono gli elettroni - simile alla pressione dell'acqua in un tubo. La stessa quantità d'acqua sotto una pressione diversa può essere piacevole nella tua vasca da bagno... o tagliare l'acciaio)
  • messi insieme, Volt e Ampere producono Watt, la potenza effettiva (definita come lavoro al secondo): 1 W = 1 V * 1 A

Una cosa importante da tenere a mente è che i watt sono indipendenti dal voltaggio, e indipendenti dalla corrente continua o alternata utilizzata (DC o AC) - è l'effettivo potenza consegnata

Di solito i servizi pubblici si fanno pagare in kWh - chilowattora. Questo è il potere che viene consegnato è sommato attraverso il tempo in cui è stato consegnato. I chilowattora sono il lavoro effettivo che l'azienda elettrica ha consegnato a casa tua. 

Utilizzo della potenza del 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.  

Il Pi 4 può anche essere paragonato a un essere umano: se la persona sta riposando, per esempio guardando un film sul suo Centro media KODIhanno bisogno di molta meno energia che se corressero una maratona. Tuttavia, è la 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 dobbiamo tralasciare un fattore importante che gioca nel calcolo della potenza effettiva prelevata dall'utenza! L'alimentazione stessa. 

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'Effieciency Marking Protocol (uno standard introdotto negli USA). Ecco un PDF con più informazioni di base. 

Questo standard è stato lanciato dopo che la gente è rimasta scioccata nel vedere che molti alimentatori inefficienti (che usavano regolatori lineari) usavano fino a 50 % della potenza stessa - indipendentemente dal fatto che il dispositivo che doveva alimentare fosse attivo o meno! Si prevedeva che intorno al 2010 gli alimentatori da soli avrebbero utilizzato fino a 30 % della potenza totale negli USA. Naturalmente, qualcosa doveva essere fatto per questa situazione - che ha portato a questo standard. 

L'alimentazione ufficiale ha una tensione di 5,1 V e un massimo di 3 A di corrente che è in grado di fornire. Questa è una potenza massima di 15,5 W (5,1 V * 3 A) che è in grado di fornire al Pi. Per favore tenete a mente che stiamo lavorando con le medie qui sopra - il Pi assorbirà un sacco di energia in raffiche molto brevi, il che richiede più dei 4,51 W per essere disponibile. In media nel tempo, anche sotto carico, dovremmo vedere l'assorbimento di Alex misurato. Inoltre l'alimentatore deve anche alimentare i dispositivi USB se ne avete attaccati al Pi, il che è preventivato. 

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 in uscita al Pi. Per fortuna, c'è Excel che può calcolare i numeri per noi:

  • 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 anno intero

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)

Per favore, ditemi semplicemente quanto costa

I prezzi dell'energia attualmente fluttuano. In Germania sono tra i più alti d'Europa - anche considerando l'adeguamento del reddito. Ho usato un prezzo di 32,8 Cent pro kWh per i calcoli, secondo questi due fonti. Il prezzo potrebbe essere più basso per voi - rifate i calcoli in questo caso! 

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

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

Sei pronto a far esplodere la tua mente?

  • 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! 

Il messaggio sorprendente di questo articolo (che non mi sarei mai aspettato, anche se lo sto scrivendo!)

Un Pi 4 è un investimento intelligente per risparmiare sull'energia!

Questo blogpost di codinghorror può darci un'approssimazione di ciò che un computer desktop usa in potenza, in confronto. L'articolo è del 2007, e parla di 120-150 W di utilizzo effettivo (prima dell'efficienza degli alimentatori). Ma diciamo, per correttezza, che si usa un computer x86 veramente efficiente dal punto di vista energetico come mini-server. Possibilmente un vecchio notebook. E che questo computer x86 (consumo di energia dalla presa) usi solo 10 volte la quantità 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

L'attuale differenza tra il Pi 4 e il "server x86 efficiente" di tasca tua, solo per il consumo di energia, sono 160,34 € all'anno! A seconda di quanto è "grasso" il vostro server, quanto è inefficiente la sua alimentazione, potreste avere un risparmio ancora maggiore! 

Per essere onesti, dovrei ammettere che ci sono anche SoC Intel Atom abbastanza efficienti, 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).

Il nostro set Pi 4 comfort vi fa risparmiare già nel primo anno di funzionamento!

Quando si gestisce un piccolo server 24/7, il nostro Set Pi 4 comfort vi farebbe risparmiare denaro, rispetto a 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 €

SÌ! Si risparmia già nel primo anno di proprietà! Anche considerando il costo d'acquisto del Pi 4 - semplicemente risparmiando sulla potenza!

Perché non usare i risparmi per comprare un secondo Pi 4 / 4 GB come regalo per un amico? In realtà regalerete del denaro - con un profitto annuale in risparmi sui costi dell'energia, anno dopo anno!

Il Pi 4 sta sostenendo il nostro pianeta verde - è tempo di sbarazzarsi dei nostri vecchi server x86 che stanno funzionando in idle la maggior parte del tempo comunque (non fornendo realmente le loro piene capacità / possibilità) - solo il risparmio energetico potrebbe giustificare l'acquisto di un Pi 4!

Nota: Le persone che sono fortunate ad avere costi più bassi per l'energia, come in Gran Bretagna, saranno in grado di realizzare i risparmi entro due anni, e beneficiare anno dopo anno! Pochi investimenti si ripagano così rapidamente e iniziano a dare benefici. 

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