Använd det här interaktiva verktyget för att beräkna strömkostnaden för din Raspberry Pi.

En kund ställde en oskyldig fråga till mig:

Jag skulle vilja använda en Raspberry Pi för följande två syften:

a) Pi Hole för att filtrera annonser 
b) Baikal-server för Carddav och Caldav

Vilken Pi skulle du rekommendera, med tanke på strömförbrukning, värmeutveckling osv.?

Mitt svar krävde en del forskning:

För mig var det tydligt att Pi 4 / 4 GB  skulle vara servern för min val, naturligtvis med den FLIRC-fall för passiv värmeavledning. Inget buller, inga rörliga delar. GBit Ethernet, ... men skulle jag kunna rekommendera Pi 4 till kunden med gott samvete? Kan människor faktiskt har råd med att driva Pi 4 non-stop, 365 dagar om året, 24/7?

Svaret kommer att överraska dig. Jag blev själv överraskad!

Grunderna

Vi börjar med några grunder för alla de av oss som har lagt fysik i gymnasiet bakom sig för länge sedan:

• Ampere: detta är effektströmmen (hur mycket elektrisk kraft som strömmar genom en ledare eller anordning - föreställ dig detta som antalet elektroner som strömmar genom röret per sekund).
• Volt: detta är spänningen (du kan föreställa dig detta som det tryck under vilket elektronerna flödar - ungefär som vattentrycket i ett rör. Samma mängd vatten under olika tryck kan vara behagligt i badkaret... eller skära igenom stål).
• Volt och ampere tillsammans ger Volt och Ampere Watt, den faktiska effekten (definierad som arbete per sekund): 1 W = 1 V * 1 A

En viktig sak att tänka på är att watt är oberoende av spänningen och oberoende av om det är likström eller växelström som används (DC eller AC) - det är den faktiska levererad effekt. 

Vanligtvis debiterar elbolagen i kWh - kilowattimmar. Det är den levererade effekten som summeras under den tid som den levererades. Kilowattimmarna är det faktiska arbete som elbolaget levererade till ditt hus. 

Pi 4 strömförbrukning

Pi 4 är inte en glödlampa. Den använder (och levererar) inte samma mängd ström konsekvent över tiden. Beroende på vad du använder den till kommer delar av dess SoC (silverchipet på Pi, den geniala enheten som är kärnan i Pi:s magi) att slås på och stängas av.  

Pi 4 kan också jämföras med en människa: om personen vilar, till exempel tittar på en film på sin KODI:s mediecenterDe behöver mycket mindre energi än om de skulle springa ett maraton. Men det är ändå samma person.

Därför är det viktigt att titta på Pi 4:s strömförbrukning vid tomgång, men också på strömförbrukningen vid hög belastning. 

En viktig sak att tänka på innan vi börjar: detta inkluderar inte externa enheter (USB-enheter som drar ström, t.ex. externa hårddiskar, SSD-enheter osv.) - men du kan enkelt lägga till dem med hjälp av formlerna nedan.

Jag använder effektmätningarna från excellent Alex Eames från Raspi.TV som grund för mina beräkningar. Tack så mycket, Alex!

Pi 4 drar följande strömmar:

• 575 mA vid tomgång
• 885 mA medan LXDE laddas
• 600 mA för att visa 1080p-video 
• 640 mA för att spela in 1080p-video

Vi tar de lägsta och högsta värdena, 575 mA och 885 mA. Pi 4:s energiförbrukning i genomsnitt över tiden bör ligga mellan dessa värden. 

Eftersom den officiella USB C strömförsörjning levererar 5,1 V, kan vi omvandla mA (m står för milli, en tusendel) till watt: 

• 2,93 W vid tomgång
• 4,51 W medan Pi 4 laddar LXDE

Pi 4 drar i genomsnitt mellan 3 och 5 W.

Strömförsörjningen

Vi får inte glömma bort en viktig faktor som spelar in i beräkningen av den faktiska effekt som tas ut från elbolaget! Själva strömförsörjningen. 

Även om den officiella USB C strömförsörjning är mycket effektiv, men den är inte perfekt. Den använder en del ström för sin egen krets.

USB C-strömförsörjningen certifierades enligt Effieciency Marking Protocol (en standard som infördes i USA). Här är en PDF-fil med mer bakgrundsinformation. 

Denna standard lanserades efter att folk blev chockade över att många ineffektiva nätaggregat (med linjära regulatorer) använde upp till 50 % av strömmen själva - oberoende av om enheten som skulle försörjas var aktiv eller inte! Man förutspådde att runt 2010 skulle enbart nätaggregaten förbruka upp till 30 % av den totala energin i USA. Naturligtvis måste något göras åt denna situation, vilket ledde till denna standard. 

Den officiella strömförsörjningen har en spänning på 5,1 V och en strömstyrka på högst 3 A. Detta är en maximal effekt på 15,5 W (5,1 V * 3 A) som den kan leverera till Pi. Tänk på att vi arbetar med medelvärden ovan - Pi kommer att dra mycket ström i mycket korta utbrott, vilket kräver mer än de 4,51 W som finns tillgängliga. Genomsnittligt över tid, även under belastning, bör vi se att strömuttaget Alex mäts. Dessutom måste strömförsörjningen också driva USB-enheter om du har några anslutna till Pi, vilket är budgeterat. 

Enligt standarden (VI) får den officiella Pi 4 strömförsörjningen dra högst 0,1 W när den går på tomgång själv - det vill säga när ingen Pi är ansluten. (Det faktiska värdet i databladet är högst 0,075 W.)

Standarden kräver vidare att om Pi 4 drivs med ström, måste effektomvandlingseffektiviteten vara minst:

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

Detta är den naturliga logaritmen, Pout är den effekt som går till Pi. Som tur är finns det Excel som kan räkna ut siffrorna åt oss:

• Minst 69 %-effektivitet för Pi 4 vid tomgångskörning. 
• Minst 73 %-effektivitet för Pi 4 när den laddar LXDE.

Om Pi 4 arbetar hårt måste strömförsörjningen vara mer effektiv - en intressant insikt! 

Enligt databladet för Pi 4-strömförsörjningen är den lägsta verkningsgraden 72 % vid 10 % belastning och minst 81 % vid 100 % / 75 % / 50 % / 25 % belastning. Jag kommer att fortsätta att använda de värden som jag beräknade ovan, eftersom de bör kunna tillämpas på alla andra nätaggregat med VI-certifiering. 

Vid eluttaget drar Pi 4 faktiskt ström:

• 4,22 W effekt vid tomgång
• 6,20 W effekt när LXDE laddas

Beräknat för ett helt år

En dag har 24 timmar, ett år har 365 dagar (för det mesta). Kilowattimmarna är vad de säger att de är: 1000 W * antal timmar:

• 36,98 kWh energiförbrukning vid tomgångskörning per år
• 54,28 kWh strömförbrukning vid laddning av LXDE per år
• 0,88 kWh om strömförsörjningen till Pi 4 skulle vara ansluten till eluttaget 365/24/7 - utan Pi. (Det faktiska värdet är ännu lägre eftersom databladet anger 0,075W maximalt.)

Berätta helt enkelt hur mycket det kostar.

Energipriserna varierar för närvarande. I Tyskland är de bland de högsta i Europa - även med hänsyn till inkomstjustering. Jag har använt ett pris på 32,8 cent per kWh för beräkningarna, enligt följande dessa två källor. Priset kan vara lägre för dig - gör om beräkningarna i så fall! 

Jag kommer också att inkludera de priser som jag har beräknat för Storbritannien - som är betydligt lägre. Jag har använt följande denna som en källa:

• 13 pence per kWh i genomsnitt
• 20 % MOMS
• 1,17783 € / GBP
• = 18,39 eurocent per kWh

Är du redo för att bli blåst på din hjärna?

• 12,13 € elkostnad för den Pi 4 vid tomgångskörning 365 / 24 / 7
  • 6,80 € elkostnad i Storbritannien
• 17,80 € strömkostnad för Pi 4 under belastning, 365 / 24 / 7 (hela året!) 
  • 9,98 € elkostnad i Storbritannien
• 00,29 € strömkostnad för USB C-strömförsörjningen, om den bara sätts in i uttaget, utan Pi, under ett helt år.
  • 0,16 € i Storbritannien
  • Observera att detta värde faktiskt är ännu lägre, eftersom strömförsörjningen i Raspberry Pi är ännu effektivare!

Och allt detta inklusive moms! 

Det överraskande budskapet i den här artikeln (som jag aldrig hade förväntat mig själv, även om jag skriver den!):

En Pi 4 är en smart investering för att spara pengar på strömmen!

Detta blogginlägg av codinghorror kan ge oss en ungefärlig uppskattning av vad en stationär dator använder i effekt, i jämförelse. Artikeln är från 2007 och talar om 120-150 W faktisk förbrukning (före effektivisering av nätaggregat). Men låt oss för rättvisans skull säga att du använder en riktigt strömsnål x86-dator som miniserver. Eventuellt en gammal bärbar dator. Och att denna x86-dator (strömuttag från sockeln) endast använder 10 gånger så mycket som en Pi 4:

• 62 W i genomsnitt
• 543 kWh per år
• 178,14 € elkostnad per år för din riktigt energieffektiva x86-server.
  • 99,87 € elkostnad i Storbritannien

Den faktiska skillnad mellan Pi 4 och en "effektiv x86-server" ur din ficka, bara för strömförbrukning, är 160,34 € per år! Beroende på hur "fet" din server är och hur ineffektiv dess strömförsörjning är kan du få ännu större besparingar! 

För att vara rättvis bör jag erkänna att det också finns ganska energieffektiva Intel Atom SoCs, som drar mindre ström - enligt till denna artikelVi ligger någonstans mellan 10 och 15 W på tomgång. Fortfarande två till tre gånger mer än Pi!)

Med vår Pi 4 komfortuppsättning sparar du pengar redan under det första driftåret!

När en liten server drivs dygnet runt, kan vår Pi 4 komfort set skulle spara pengar jämfört med en klassisk stationär dator som server:

• Pi 4 Comfort Set: 95 €
• frakt (inom Tyskland): 4,99 €
• strömförbrukning: 17,80 €
• Total kostnad under det första året: 117,79 €
• Du sparar, jämfört med x86: 60,35 €

JA! Du sparar pengar redan under det första året som ägare! Till och med om man beaktar inköpskostnaden för Pi 4 - helt enkelt genom att spara på strömmen!

Varför inte använda besparingarna till att köpa ett andra Pi 4 / 4 GB som en present till en vän? Du ger faktiskt pengar i present - med en årlig vinst i form av minskade elkostnader, år efter år!

Pi 4 stöder vår gröna planet - det är dags att göra sig av med våra gamla x86-servrar som ändå körs på tomgång för det mesta (och som inte riktigt utnyttjar sin fulla kapacitet/möjligheter). Bara strömbesparingarna kan motivera ett köp av en Pi 4.!

Observera: Människor som har turen att ha billigare elkostnader, som i Storbritannien, kommer att kunna förverkliga besparingarna inom två år och därefter dra nytta av dem år efter år! Få investeringar betalar sig så snabbt och börjar ge fördelar. 

Taggar: Spara energi, Ekonomi, Grön energi, Grön planet, Ekologisk, Ökonomiskt, Pi 4, Effektivitet, Energieffektiv databehandling, Spara energi, Server, Strom