Сколько стоит энергопотребление для Pi 4?

Используйте этот интерактивный инструмент для расчета стоимости электроэнергии для вашего Raspberry Pi.

Один клиент задал мне невинный вопрос:

Я хотел бы использовать Raspberry Pi для двух следующих целей:

a) Pi Hole для фильтрации объявлений 
b) Baikal-Server для Carddav и Caldav

Какой Pi вы бы порекомендовали, учитывая энергопотребление, выработку тепла и т.д.?

Мой ответ потребовал некоторого исследования:

Для меня было ясно, что Pi 4 / 4 ГБ  будет сервером мой выбор, конечно, с Дело FLIRC для пассивного рассеивания тепла. Никакого шума, никаких движущихся частей. GBit Ethernet, ... но могу ли я с чистой совестью рекомендовать Pi 4 покупателю? Могут ли люди на самом деле позволить себе чтобы эксплуатировать Pi 4 без остановки, 365 дней в году, 24 / 7?

Ответ вас удивит. Я сам был удивлен!

Основы

Начнем с основ для тех из нас, кто давно оставил позади школьную физику:

  • Ампер: это ток мощности (сколько электрической энергии протекает через проводник или устройство - представьте это как количество электронов, протекающих по трубе в секунду)
  • Вольт: это напряжение (можно представить это как давление, под которым движутся электроны - аналогично давлению воды в трубе. Одно и то же количество воды под разным давлением может быть приятным в вашей ванне... или прорезать сталь).
  • Вместе взятые, вольт и ампер дают Ватт, фактическая мощность (определяется как работа в секунду): 1 Вт = 1 В * 1 А

Важно помнить, что ватты не зависят от напряжения и от того, постоянный или переменный ток используется (постоянный или переменный) - это фактически поставляемая мощность

Обычно коммунальные услуги оплачиваются в кВт/ч - киловатт-часах. Это энергия, которая была поставлена, суммируется за время, в течение которого она была поставлена. Киловатт-часы - это фактическая работа, которую энергоснабжающая организация выполнила в вашем доме. 

Энергопотребление Pi 4

Pi 4 - это не лампочка. Он не использует (и не отдает) одно и то же количество энергии последовательно в течение долгого времени. В зависимости от того, для чего вы его используете, части его SoC (серебряный чип на Pi, гениальное устройство, лежащее в основе волшебства Pi) будут включаться и выключаться.  

Pi 4 можно также сравнить с человеком: если человек отдыхает, например, смотрит фильм на своем Медиацентр KODIИм требуется гораздо меньше энергии, чем если бы они бежали марафон. Тем не менее, это один и тот же человек.

По этой причине важно обратить внимание не только на энергопотребление Pi 4 в режиме ожидания, но и на энергопотребление при высокой нагрузке. 

Важный момент, о котором следует помнить перед началом работы: в это число не входят внешние устройства (USB-устройства, потребляющие энергию, например, внешние жесткие диски, SSD и т.д.) - но вы можете легко добавить их, используя формулы, которые я приведу ниже.

Я использую измерения мощности eвеликолепный Алекс Имс из Raspi.TV в качестве основы для моих расчетов. Большое спасибо, Алекс!

Pi 4 потребляет следующие токи:

  • 575 мА на холостом ходу
  • 885 мА во время загрузки LXDE
  • 600 мА для просмотра видео 1080p 
  • 640 мА для записи видео 1080p

Возьмем нижнее и верхнее значения, 575 мА и 885 мА. Энергопотребление Pi 4, усредненное по времени, должно быть чем-то средним. 

Поскольку официальный Блок питания USB C подает 5,1 В, мы можем превратить мА (m - милли, тысячная доля) в ватты: 

  • 2,93 Вт на холостом ходу
  • 4,51 Вт, пока Pi 4 загружает LXDE

Pi 4 потребляет в среднем от 3 до 5 Вт.

Источник питания

Не следует упускать из виду важный фактор, который играет при расчете фактической мощности, потребляемой от электросети! Сам источник питания. 

Несмотря на то, что официальный Блок питания USB C очень эффективен, он не идеален. Он потребляет некоторое количество энергии для своей собственной схемы.

Блок питания USB C был сертифицирован в соответствии с протоколом Effieciency Marking Protocol (стандарт, введенный в США). Вот PDF с дополнительной справочной информацией. 

Этот стандарт был введен после того, как люди были шокированы тем, что множество неэффективных источников питания (использующих линейные регуляторы) потребляли до 50 % энергии - независимо от того, было ли устройство, которое оно должно было питать, активным или нет! Было предсказано, что примерно в 2010 году только блоки питания будут потреблять до 30 % от общей мощности в США. Разумеется, с этой ситуацией нужно было что-то делать, что и привело к появлению данного стандарта. 

Официальный источник питания имеет напряжение 5,1 В и максимальный ток 3 А, который он способен обеспечить. Это максимальная мощность 15,5 Вт (5,1 В * 3 А), которую он может подать на Pi. Имейте в виду, что мы работаем со средними значениями - Pi будет потреблять много энергии очень короткими всплесками, что потребует больше, чем 4,51 Вт. При усреднении по времени, даже под нагрузкой, мы должны увидеть, что потребляемая мощность Alex измеряется. Кроме того, блок питания также должен питать USB-устройства, если они подключены к Pi, что также входит в бюджет. 

В соответствии со стандартом (VI) официальный блок питания Pi 4 может потреблять максимум 0,1 W в режиме холостого хода - то есть без подключенного Pi. (Фактическое значение в техническом паспорте составляет 0,075 Вт максимум).

Стандарт также требует, чтобы при питании Pi 4 эффективность преобразования энергии была не ниже:

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

Это натуральный логарифм, Pout - мощность, выдаваемая на Pi. К счастью, есть Excel, который может пересчитать цифры за нас:

  • КПД Pi 4 на холостом ходу составляет не менее 69 % 
  • эффективность не менее 73 % для Pi 4 при загрузке LXDE

Если Pi 4 работает интенсивно, источник питания должен быть более эффективным - интересная мысль! 

Согласно техническому паспорту блока питания Pi 4, минимальная эффективность при нагрузке 10 % составляет 72 %, а минимальная 81 % при нагрузке 100 % / 75 % / 50 % / 25 %. Я буду продолжать использовать значения, рассчитанные мной выше, поскольку они должны быть применимы к любому другому источнику питания с сертификацией VI. 

При подключении к розетке Pi 4 действительно потребляет электроэнергию:

  • Мощность 4,22 Вт на холостом ходу
  • Мощность 6,20 Вт при загрузке LXDE

Рассчитано на целый год

В сутках 24 часа, в году 365 дней (в большинстве случаев). Киловатт-часы - это то, о чем они говорят: 1000 Вт * количество часов:

  • 36,98 кВт/ч использования электроэнергии на холостом ходу в год
  • 54,28 кВт/ч энергопотребления при загрузке LXDE в год
  • 0,88 кВтч, если блок питания для Pi 4 будет подключен к розетке 365/24/7 - без Pi. (Фактическое значение еще меньше, так как в техническом паспорте указано максимальное значение 0,075 Вт.)

Пожалуйста, просто скажите мне, сколько это стоит

В настоящее время цены на энергоносители колеблются. В Германии они одни из самых высоких в Европе - даже с учетом поправки на доход. Для расчетов я использовал цену в 32,8 центов за кВт/ч, согласно данным эти два источники. Цена может быть ниже для вас - в этом случае, пожалуйста, переделайте расчеты! 

Я также включу цены, которые я подсчитал для Великобритании - они значительно ниже. Я использовал это сайт в качестве источника:

  • В среднем 13 пенсов за кВт/ч
  • 20 % НДС
  • 1,17783 € / GBP
  • = 18,39 евроцента за кВт/ч

Готовы ли вы к тому, что ваш разум будет потрясен?

  • 12,13 € стоимость электроэнергии для Пи 4 при работе на холостом ходу 365 / 24 / 7
    • 6,80 € стоимость электроэнергии в Великобритании
  • 17,80 € стоимость электроэнергии для Pi 4 под нагрузкой, 365 / 24 / 7 (весь год!) 
    • 9,98 € стоимость электроэнергии в Великобритании
  • 00,29 € стоимость электроэнергии для блока питания USB C, если его просто включить в розетку, без Pi, на целый год
    • 0,16 € в Великобритании
    • Обратите внимание, что на самом деле это значение еще ниже, поскольку блок питания Raspberry Pi еще более эффективен!

И все это с учетом НДС! 

Удивительное послание этой статьи (которого я и сам не ожидал, хотя и пишу его!):

Pi 4 - это разумное вложение денег в экономию электроэнергии!

Этот пост в блоге от codinghorror может дать нам приблизительное представление о том, сколько энергии потребляет настольный компьютер для сравнения. Статья датирована 2007 годом, и в ней говорится о 120-150 Вт фактического потребления (до повышения эффективности источников питания). Но давайте, справедливости ради, предположим, что вы используете действительно энергоэффективный компьютер x86 в качестве мини-сервера. Возможно, старый ноутбук. И что этот компьютер x86 (потребляемая мощность от розетки) потребляет всего в 10 раз больше, чем Pi 4:

  • 62 Вт в среднем
  • 543 кВт/ч в год
  • 178,14 € затрат на электроэнергию в год для вашего действительно энергоэффективного сервера x86
    • 99,87 € стоимость электроэнергии в Великобритании

Фактический разница между Pi 4 и "эффективным x86-сервером" из вашего кармана, только по энергопотреблению, являются 160,34 € в год! В зависимости от того, насколько "толстый" ваш сервер, насколько неэффективен его блок питания, вы можете рассчитывать на еще большую экономию! 

Справедливости ради, следует признать, что существуют также довольно энергоэффективные SoC Intel Atom, которые потребляют меньше энергии - согласно к этой статье, мы находимся где-то между 10 и 15 Вт на холостом ходу. Все равно примерно в два-три раза больше, чем у Pi).

Наш комплект Pi 4 comfort сэкономит вам деньги уже в первый год эксплуатации!

При круглосуточной эксплуатации небольшого сервера наши Набор для комфортного отдыха Pi 4 сэкономит вам деньги по сравнению с классическим настольным ПК в качестве сервера:

  • Комплект Pi 4 Comfort: 95 €
  • доставка (по Германии): 4,99 €
  • потребление электроэнергии: 17,80 €
  • Общая стоимость в первый год: 117,79 €
  • Вы экономите, по сравнению с x86: 60,35 €

ДА! Вы экономите деньги уже в первый год владения! Даже с учетом стоимости покупки Pi 4 - просто за счет экономии электроэнергии!

Почему бы не использовать сэкономленные средства для покупки второго Pi 4 / 4 ГБ в подарок другу? На самом деле вы подарите деньги - с ежегодной выгодой в виде экономии на электроэнергии, год за годом!

Pi 4 поддерживает нашу зеленую планету - пора избавиться от наших старых серверов x86, которые все равно большую часть времени работают вхолостую (не обеспечивая полную мощность/возможности). только экономия энергии может оправдать покупку Pi 4!

Примечание: Люди, которым повезло иметь более дешевую стоимость электроэнергии, как в Великобритании, смогут реализовать экономию в течение двух лет, и после этого получать выгоду год за годом! Немногие инвестиции так быстро окупаются и начинают приносить прибыль. 

Теги: Экономия электроэнергииЭкоономияЗеленая энергияЗеленая планетаÖkologischÖkonomischПи 4ЭнергоэффективностьЭнергоэффективные вычисленияЭкономия электроэнергииСерверСтром