Use esta ferramenta interativa para calcular o custo de energia para o seu Raspberry Pi.

Um cliente fez-me uma pergunta inocente:

Eu gostaria de usar um Raspberry Pi para os dois propósitos seguintes:

a) Buraco Pi para filtrar anúncios 
b) Baikal-Server para Carddav e Caldav

Qual Pi você recomendaria, considerando o uso de energia, desenvolvimento de calor, etc.?

A minha resposta exigiu alguma pesquisa:

Para mim estava claro que o Pi 4 / 4 GB  seria o servidor de meu escolha, claro, com o caso FLIRC para dissipação passiva de calor. Sem ruído, sem partes móveis. GBit Ethernet, ... mas poderia eu recomendar o Pi 4 ao cliente em boa consciência? As pessoas podem realmente pagar para operar o Pi 4 sem parar, 365 dias por ano, 24 / 7?

A resposta vai surpreendê-lo. Eu próprio fiquei surpreendido!

Noções básicas

Vamos começar por algumas coisas básicas para todos aqueles de nós que puseram a física do liceu atrás deles há muito tempo:

• Ampere: esta é a corrente eléctrica (quanta energia eléctrica flui através de um condutor ou dispositivo - imagine isto como o número de electrões a fluir através da tubagem por segundo)
• Volt: esta é a tensão (você pode imaginar isto como a pressão sob a qual os elétrons fluem - semelhante à pressão da água em uma tubulação. A mesma quantidade de água sob pressão diferente pode ser agradável na sua banheira... ou cortar através do aço)
• juntos, Volt e Ampere yield Watt, a potência real (definida como trabalho por segundo): 1 W = 1 V * 1 A

Uma coisa importante a ter em mente é que os Watts são independentes da voltagem e independentes da corrente contínua ou alternada utilizada (DC ou AC) - é a potência entregue. 

Normalmente os serviços públicos cobram em kWh - quilowatt-hora. Esta é a energia que é entregue é somada ao longo do tempo em que foi entregue. Os quilowatt-hora são o trabalho real que a concessionária de energia elétrica entregou em sua casa. 

Uso de energia Pi 4

A Pi 4 não é uma lâmpada. Ela não usa (e fornece) a mesma quantidade de energia de forma consistente ao longo do tempo. Dependendo do que você estiver usando, partes do seu SoC (o chip prateado no Pi, o engenhoso dispositivo no centro da magia do Pi) serão ligadas e desligadas.  

O Pi 4 também pode ser comparado a um ser humano: se a pessoa está descansando, por exemplo, assistindo a um filme no seu Centro de mídia KODIeles precisam de muito menos energia do que se fizessem uma maratona. Mesmo assim, é a mesma pessoa.

Por esta razão, é importante olhar para o consumo de energia ociosa do Pi 4, mas também para o consumo de energia sob carga pesada. 

Uma coisa importante a ter em mente também antes de começarmos: isto não inclui dispositivos externos (dispositivos USB que consomem energia, por exemplo, discos rígidos externos, SSDs, etc.) - mas você pode facilmente adicioná-los usando as fórmulas que eu forneço abaixo.

Estou a usar as medidas de potência do excelente Alex Eames da Raspi.TV como base para os meus cálculos. Muito obrigado, Alex!

O Pi 4 desenha as seguintes correntes:

• 575 mA enquanto ocioso
• 885 mA enquanto o LXDE está sendo carregado
• 600 mA para ver o vídeo 1080p 
• 640 mA para gravar vídeo 1080p

Tomamos os valores inferior e superior, 575 mA e 885 mA. O uso de energia do Pi 4 médio ao longo do tempo deve ser algo no meio. 

Porque o oficial fonte de alimentação USB C fornece 5,1 V, podemos transformar o mA (m é para milli, um milésimo) em Watts: 

• 2,93 W enquanto ocioso
• 4,51 W enquanto o Pi 4 está a carregar o LXDE

O Pi 4 empata entre 3 e 5 W, em média.

A fonte de alimentação

Não devemos omitir um fator importante que joga no cálculo da potência real retirada da utilidade! A própria fonte de energia. 

Mesmo que o oficial fonte de alimentação USB C é muito eficiente, não é perfeito. Usa alguma energia para os seus próprios circuitos.

A fonte de alimentação USB C foi certificada de acordo com o Effieciency Marking Protocol (um padrão introduzido nos EUA). Aqui está um PDF com mais informação de fundo. 

Este padrão foi lançado depois que as pessoas ficaram chocadas ao ver que muitas fontes de alimentação ineficientes (usando reguladores lineares) estavam usando até 50 % da própria energia - independente se o dispositivo que deveria alimentar estava ativo ou não! Previa-se que por volta de 2010, só as fontes de alimentação usariam até 30 % da energia total nos EUA. É claro que algo tinha de ser feito em relação a esta situação - o que levou a este padrão. 

A fonte de alimentação oficial tem uma tensão de 5,1 V, e um máximo de 3 A de corrente que é capaz de fornecer. Esta é uma potência máxima de 15,5 W (5,1 V * 3 A), que é capaz de fornecer ao Pi. Tenha em mente que estamos a trabalhar com médias acima - o Pi vai consumir muita energia em rajadas muito curtas, o que requer mais do que os 4,51 W para estar disponível. Com o passar do tempo, mesmo sob carga, devemos ver a potência de extracção medida pelo Alex. Além disso, a fonte de alimentação também tem que alimentar dispositivos USB se você tiver algum ligado ao Pi, que está orçado dentro. 

De acordo com a norma (VI), a fonte de alimentação oficial Pi 4 pode consumir um máximo de 0,1 W quando ocioso - isso não é Pi está ligado. (O valor real na folha de dados é de 0,075 W, no máximo)

A norma exige ainda que, se o Pi 4 for alimentado por um sinal, a eficiência da conversão de energia deve ser pelo menos igual:

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

Este é o logaritmo natural, Pout é a saída de energia para o Pi. Felizmente, há o Excel, que nos pode esmagar os números:

• um mínimo de 69 % de eficiência para o Pi 4 quando ocioso 
• um mínimo de 73 % de eficiência para o Pi 4 enquanto ele está carregando LXDE

Se o Pi 4 está a trabalhar arduamente, é necessário que o fornecimento de energia seja mais eficiente - uma visão interessante! 

De acordo com a folha de dados da fonte de alimentação Pi 4, a eficiência mínima a 10 % carga é de 72 %, e mínima de 81 % a 100 % / 75 % / 50 % / 25 % carga. Continuarei a usar os valores que calculei acima, pois eles devem ser aplicáveis a qualquer outra fonte de alimentação com a certificação VI. 

Na tomada de energia, o Pi 4 puxa mesmo:

• 4,22 W de potência quando ocioso
• 6,20 W de potência enquanto o LXDE está a carregar

Calculado para um ano inteiro

Um dia tem 24 horas, o ano tem 365 dias (a maior parte do tempo). Os quilowatts-hora são o que eles dizem ser: 1000 W * quantidade de horas:

• 36,98 kWh de consumo de energia quando ocioso por ano
• 54,28 kWh de energia utilizada no carregamento de LXDE por ano
• 0,88 kWh se a fonte de alimentação para o Pi 4 fosse ligada à tomada 365/24/7 - sem Pi. (Valor real ainda mais baixo devido à folha de dados com um máximo de 0,075W)

Por favor, diga-me simplesmente quanto custa.

Os preços da energia atualmente flutuam. Na Alemanha, eles estão entre os mais altos da Europa - mesmo considerando o ajuste de renda. Utilizei um preço de 32,8 cêntimos pro kWh para os cálculos, de acordo com estes dois fontes. O preço pode ser mais baixo para você - por favor, refaça os cálculos neste caso! 

Vou também incluir os preços que estimei para o Reino Unido - que são significativamente mais baixos. Eu usei este local como fonte:

• 13 pence por kWh em média
• 20 % IVA
• 1.17783 EUROS / GBP
• = 18,39 Euro-Cent por kWh

Estás pronto para que a tua mente seja explodida?

• 12,13 € custo de energia para o Pi 4 quando ocioso 365 / 24 / 7
  • 6,80 euros de custo de energia na Grã-Bretanha
• 17,80 € custo de energia para o Pi 4 sob carga, 365 / 24 / 7 (durante todo o ano!) 
  • 9,98 euros de custo de energia na Grã-Bretanha
• 00,29 € custo de energia para a fonte de alimentação USB C, se esta estiver simplesmente ligada à tomada, sem Pi, durante um ano inteiro
  • 0,16 euros na Grã-Bretanha
  • note que este valor é na verdade ainda mais baixo, devido à fonte de alimentação Raspberry Pi ser ainda mais eficiente!

E tudo isto incluindo o IVA! 

A surpreendente mensagem deste artigo (que eu próprio nunca esperei, embora a esteja a escrever!):

Um Pi 4 é um investimento inteligente para poupar dinheiro no poder!

Este post de blog por codinghorror pode nos dar uma aproximação aproximada do que um computador desktop usa no poder, em comparação. O artigo é de 2007, e fala sobre 120 a 150 W de uso real (eficiência de pré-fornecimento de energia). Mas digamos, por uma questão de justiça, que você usa um computador x86 realmente eficiente no consumo de energia como mini-servidor. Possivelmente um notebook antigo. E que este computador x86 (power draw from the socket) usa apenas 10 vezes a quantidade de um Pi 4:

• 62 W em média
• 543 kWh por ano
• 178,14 euros por ano de custo de energia para o seu servidor x86 realmente eficiente em termos de energia
  • 99,87 euros de energia na Grã-Bretanha

O real diferença entre o Pi 4 e o "servidor x86 eficiente" do seu bolso, apenas para uso de energia, são 160,34 € por ano! Dependendo de quão "gordo" seu servidor é, quão ineficiente é sua fonte de alimentação, você poderia estar olhando para uma economia ainda maior! 

Para ser justo, devo admitir que também existem SoCs Intel Atom bastante eficientes em termos de energia, que consomem menos energia - de acordo com a este artigoestamos algures entre os 10 e os 15 W de marcha lenta. Ainda cerca de duas a três vezes mais do que o Pi!)

O nosso conjunto conforto Pi 4 poupa-lhe dinheiro já no primeiro ano de funcionamento!

Ao operar um pequeno servidor 24/7, o nosso Conjunto conforto Pi 4 poupar-lhe-ia dinheiro, em comparação com um PC clássico como servidor:

• Conjunto Conforto Pi 4: 95 euros
• envio (dentro da Alemanha): 4,99 euros
• consumo de energia: 17,80 €
• Custo total no primeiro ano: 117,79 €
• Você economiza, xomparado para x86: 60,35 euros

SIM! Você economiza dinheiro, já no primeiro ano de propriedade! Mesmo considerando o custo de compra do Pi 4 - simplesmente economizando no poder!

Porque não usar a poupança para comprar um segundo Pi 4 / 4 GB como um presente para um amigo? Você estará realmente dando um presente em dinheiro - com um lucro anual na economia de custos de energia, ano após ano!

O Pi 4 está a apoiar o nosso planeta verde - tempo para nos livrarmos dos nossos velhos servidores x86 que estão a funcionar em modo inactivo a maior parte do tempo (não oferecendo realmente todas as suas capacidades / possibilidades) - só a economia de energia pode justificar a compra de um Pi 4!

Nota: As pessoas que têm a sorte de ter custos de energia mais baratos, como na Grã-Bretanha, poderão realizar as economias dentro de dois anos, e beneficiar-se ano após ano! Poucos investimentos pagam tão rapidamente por si mesmos, e começam a render benefícios. 

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