Kalkulator kosztów zasilania Pi

Nasz kalkulator kosztów zasilania Pi to narzędzie, które umożliwia obliczenie kosztów energii elektrycznej dla floty Raspberry Pi. W przypadku firm z wieloma węzłami Raspberry Pi obliczenia te mogą odgrywać kluczową rolę w określaniu kosztów.

Jeśli szukasz więcej szczegółów, wyjaśniliśmy wszystkie obliczenia w artykule poniżej narzędzia. Znajdziesz w nim wszystko, co musisz wiedzieć o kosztach zużycia energii przez Raspberry Pi.

Nasze interaktywne narzędzie:

Teraz, gdy wiesz już, ile energii zużyje Twoje Raspberry Pi i ile będzie Cię kosztować jego zasilanie, możesz określić, ile będzie kosztować uruchomienie Twojej floty Raspberry Pi.

Poniżej dowiesz się, jak to wszystko działa.

Podstawy

Zaczniemy od podstaw:

• Amper (A)Są to natężenia prądu lub ilość energii elektrycznej przepływającej przez przewodnik lub urządzenie. Wyobraź sobie ampery jako liczbę elektronów przepływających przez rurę na sekundę.
• WoltySą to różnice potencjałów elektrycznych. Można to sobie wyobrazić jako ciśnienie, pod którym przepływają elektrony - podobnie jak ciśnienie wody w rurze.
• WattsRzeczywista moc, czyli ampery pomnożone przez wolty, jest definiowana jako praca na sekundę.

Ważną rzeczą, o której należy pamiętać, jest to, że waty są niezależne od napięcia i niezależnie od używanego prądu stałego lub przemiennego (DC lub AC) - jest to faktycznie dostarczona moc. 

Zazwyczaj dostawcy energii naliczają opłaty w kWh - kilowatogodzinach. Jest to moc, która została dostarczona, zsumowana w czasie, w którym została dostarczona.

Kilowatogodziny to rzeczywista praca, którą zakład energetyczny przesyła do Twojej firmy.

Przyjrzyjmy się bliżej Raspberry Pi 4.

Zużycie energii przez Raspberry Pi 4

Pi 4 nie jest żarówką. Nie zużywa (i nie dostarcza) tej samej ilości energii w sposób ciągły w czasie. W zależności od tego, do czego jest używany, części jego SoC (srebrny układ scalony na Pi, genialne urządzenie stanowiące rdzeń magii Pi) będą włączane i wyłączane.  

Możemy również porównać Pi 4 do człowieka. Jeśli odpoczywasz, na przykład oglądając film na komputerze Centrum multimedialne KODIWtedy potrzebujesz znacznie mniej energii, niż gdybyś biegł w maratonie. Wciąż jednak jest to ta sama osoba.

Z tego powodu ważne jest, aby przyjrzeć się poborowi mocy w stanie spoczynku Pi 4, ale także poborowi mocy pod dużym obciążeniem. 

Ważną rzeczą, o której należy pamiętać przed rozpoczęciem: nie obejmuje to urządzeń zewnętrznych (urządzeń USB, które pobierają energię, na przykład zewnętrznych dysków twardych, dysków SSD, itp.) - ale można je łatwo dodać za pomocą wzorów, które podaję poniżej.

Używam pomiarów mocy z eZnakomity Alex Eames z Raspi.TV jako podstawa do moich obliczeń. Dziękuję ci bardzo, Alex!

Pi 4 pobiera następujące prądy:

• 575 mA na biegu jałowym
• 885 mA podczas ładowania LXDE
• 600 mA do oglądania wideo 1080p 
• 640 mA do nagrywania wideo 1080p

Bierzemy dolną i górną wartość, 575 mA i 885 mA. Zużycie energii przez Pi 4 uśrednione w czasie powinno być czymś pomiędzy. 

Ponieważ urzędnik Zasilacz USB C przy zasilaniu 5,1 V, możemy zamienić mA (m oznacza milli, tysięczną część) na Waty: 

• 2,93 W na biegu jałowym
• 4,51 W podczas ładowania LXDE przez Pi 4

Pi 4 pobiera średnio od 3 do 5 W.

Zasilacz

Nie powinniśmy pomijać ważnego czynnika, który odgrywa rolę w obliczaniu rzeczywistej mocy pobieranej z sieci: samego źródła zasilania. 

Nawet jeśli oficjalny Zasilanie USB-C jest bardzo wydajny, nie jest idealny. Zużywa trochę energii na swoje własne obwody.

Zasilacz USB-C został certyfikowany zgodnie z Efficiency Marking Protocol (standardem wprowadzonym w Stanach Zjednoczonych). Tutaj jest PDF z dodatkowymi informacjami. 

Standard ten został wprowadzony po tym, jak ludzie byli zszokowani, widząc, że wiele nieefektywnych zasilaczy (wykorzystujących regulatory liniowe) zużywało do 50 % mocy - niezależnie od tego, czy urządzenie, które miało zasilać, było aktywne, czy nie! Wielu przewidywało, że około 2010 roku same zasilacze będą zużywać do 30 % całkowitej mocy w USA.

Oczywiście musieli naprawić tę sytuację - co doprowadziło do powstania tego standardu. 

Oficjalny zasilacz ma napięcie 5,1 V i maksymalny prąd 3 A, który jest w stanie dostarczyć. Jest to maksymalna moc 15,5 W (5,1 V * 3 A), którą jest w stanie dostarczyć do Pi. Należy pamiętać, że pracujemy z wartościami średnimi - Pi będzie pobierać dużo mocy w bardzo krótkich seriach, co wymaga więcej niż 4,51 W. Uśredniając w czasie, nawet pod obciążeniem, powinniśmy zobaczyć pobór mocy zmierzony przez Alexa. Co więcej, zasilacz musi również zasilać urządzenia USB, jeśli są one podłączone do Pi, co uwzględniłem w budżecie.

Matematyka Mocy

Zgodnie z normą (VI) oficjalny zasilacz Pi 4 może pobierać maksymalnie 0,1 W podczas pracy na biegu jałowym - czyli bez podłączonego Pi. (Rzeczywista wartość w arkuszu danych wynosi maksymalnie 0,075 W).

Standard wymaga również, że jeśli Pi 4 jest zasilany, sprawność konwersji mocy musi wynosić co najmniej:

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

Jest to logarytm naturalny, Pout to moc wyjściowa do Pi.

• sprawność minimum 69 % dla Pi 4 na biegu jałowym 
• wydajność minimum 73 % dla Pi 4 podczas ładowania LXDE

Jeśli Pi 4 pracuje ciężko, zasilacz musi być bardziej wydajny - ciekawe spostrzeżenie! 

Zgodnie z datasheetem zasilacza Pi 4 minimalna sprawność przy obciążeniu 10 % wynosi 72 %, a minimalna 81 % przy obciążeniu 100 % / 75 % / 50 % / 25 %. W dalszym ciągu będę posługiwał się wartościami, które wyliczyłem powyżej, gdyż powinny być one możliwe do zastosowania w każdym innym zasilaczu z certyfikatem VI. 

Po podłączeniu do gniazdka Pi 4 rzeczywiście pobiera prąd:

• 4,22 W mocy na biegu jałowym
• 6,20 W mocy podczas ładowania LXDE

Obliczone dla całego roku

Dzień ma 24 godziny, rok ma 365 dni (przez większość czasu). Kilowatogodziny są tym, czym mówią, że są: 1000 W * ilość godzin:

• 36,98 kWh zużycie energii na biegu jałowym rocznie
• 54,28 kWh zużycia energii podczas ładowania LXDE na rok
• 0,88 kWh, jeśli zasilacz dla Pi 4 byłby podłączony do gniazdka 365/24/7 - bez Pi. (Rzeczywista wartość jest jeszcze niższa, ponieważ arkusz danych podaje maksymalną moc 0,075 W.)

Koszt

Ceny energii ulegają obecnie wahaniom.

W Niemczech są one jednymi z najwyższych w Europie - nawet biorąc pod uwagę korektę dochodów. Do obliczeń użyłem ceny 32,8 centów za kWh, zgodnie z te dwa źródła.

Cena może być niższa. W takim przypadku prosimy o ponowne wykonanie obliczeń.

Podam również ceny, które oszacowałem dla Wielkiej Brytanii, które są znacznie niższe. Użyłem ten strona jako źródło:

• średnio 13 pensów za kWh
• 20 % VAT
• 1,17783 € / GBP
• = 18,39 eurocentów za kWh

Oto wyniki:

• 12,13 € koszt energii elektrycznej dla Pi 4 na biegu jałowym 365 / 24 / 7
  • 6,80 € koszt energii w Wielkiej Brytanii
• 17,80 € koszt energii elektrycznej dla Pi 4 pod obciążeniem, 365 / 24 / 7 (przez cały rok!)
  • 9,98 € koszt energii w Wielkiej Brytanii
• 00,29 € koszt energii dla zasilacza USB C, jeśli jest on po prostu podłączony do gniazdka, bez Pi, przez cały rok
  • 0,16 € w Wielkiej Brytanii
  • Zauważ, że ta wartość jest w rzeczywistości jeszcze niższa, ze względu na to, że zasilacz Raspberry Pi jest jeszcze bardziej wydajny!

A wszystko to z uwzględnieniem podatku VAT.

Oszczędzanie pieniędzy

Ten artykuł może dać nam przybliżone porównanie mocy komputera stacjonarnego.

Artykuł z 2007 roku mówi o 120-150 W rzeczywistego zużycia (wydajność przed zasilaczem).

Ale powiedzmy, że używasz naprawdę energooszczędnego komputera x86 jako miniserwera. Może to być stary notebook. I że ten komputer x86 (pobór mocy z gniazdka) zużywa tylko 10 razy więcej energii niż Pi 4:

• 62 W średnio
• 543 kWh rocznie
• 178,14 € rocznego kosztu energii dla naprawdę energooszczędnego serwera x86
  • 99,87 € koszt energii w Wielkiej Brytanii

Rzeczywista różnica między Pi 4 a "wydajnym serwerem x86" wynosi 160,34 € rocznie.

W zależności od tego, jak ciężki jest serwer i jak nieefektywny jest jego zasilacz, oszczędności mogą być jeszcze większe.

Powinienem wspomnieć, że istnieją również całkiem energooszczędne SoC Intel Atom, które pobierają mniej energii - według do tego artykułu, mamy gdzieś pomiędzy 10 a 15 W na biegu jałowym. Nadal jest to około dwa do trzech razy więcej niż w przypadku Pi)!

W przypadku obsługi małego serwera 24/7 Pi 4 zestaw komfortowy od naszej siostrzanej firmy, buyzero.dePozwoliłoby to zaoszczędzić pieniądze w porównaniu z klasycznym komputerem stacjonarnym jako serwerem:

• Pi 4 Comfort Set: 95 €
• Wysyłka (na terenie Niemiec): 4,99 €
• Zużycie energii: 17,80 €
• Całkowity koszt w pierwszym roku: 117,79 €
• Oszczędzasz, w porównaniu z x86: 60,35 €.

Oszczędzasz pieniądze już w pierwszym roku posiadania.

Wniosek

Raspberry Pi może wspierać Twoje cele biznesowe, zarówno pod względem ekologicznym, jak i finansowym.