Battery used Battery charging

LOW←TECH MAGAZINE

Jak zbudować stronę w duchu prostych technologii?

Nasz nowy blog ma na celu radykalne ograniczenie zużycia energii związanego z dostępem do naszych treści.

Przekład: Michal Kolbusz

a detail of the solar powered server

Pierwszy prototyp serwera zasilanego energią słoneczną hostujący naszą stronę. Kontroler ładowania słonecznego (po prawej) zasila serwer (po lewej) przez złącze USB

Low-Tech Magazine powstał w 2007 roku i od tego czasu niewiele się zmienił. Ponieważ nasza strona internetowa od dawna czekała na przeprojektowanie postanowiliśmy zbudować prostą, samodzielnie hostowaną i zasilaną energią słoneczną wersję Low-Tech Magazine. Niech będzie to dowód na to, że staramy się wcielać w życie idee które głosimy. Nowy projekt ma na celu radykalne ograniczenie zużycia energii związanego z dostępem do naszych treści. 

Skąd pomysł na internetową stronę low-tech?

Od dawna słychać głosy, że Internet “zdematerializuje” społeczeństwo i zmniejszy zużycie energii globalnej gospodarki. Niestety, jak dotychczas te prognozy się nie sprawdzają, a Internet stał się znaczącym (i ciągle rosnącym) konsumentem energii. Według najnowszych szacunków cała globalna sieć zużywa już około 10% światowej produkcji energii elektrycznej, a ruch danych podwaja się mniej więcej co dwa lata..

Aby zrównoważyć negatywne skutki rosnącego zapotrzebowania na prąd, proponuje się aby centra baz danych były zasilane ze źródeł energii odnawialnej. Dzięki temu spadnie emisja CO2 wynikająca z ich działania. Przykładem na to, że ślad ekologiczny Internetu jest brany na poważnie, może być coroczny raport GreenPeace ClickClean, który klasyfikuje największe firmy internetowe pod względem wykorzystania odnawialnych źródeł energii..

Jednak samo podłączenie centrów baz danych do źródłach odnawialnych nie wystarczy, aby zaradzić rosnącemu zużyciu energii przez Sieć. Po pierwsze, Internet zużywa już trzy razy więcej energii elektrycznej niż produkują wszystkie obecnie działające na świecie farmy wiatrowe i panele fotowoltaiczne. Co więcej, aby zaspokoić rosnące potrzeby przyśpieszającego ruchu danych, należy ciągle produkować nowe turbiny wiatrowe i ogniwa fotowoltaiczne, a stare i zużyte wymieniać. Oznacza to wzrost zużycia energii, przede wszystkim w postaci paliw kopalnych.

Samo podłączenie centrów baz danych do źródeł energii odnawialnej nie wystarczy, aby rozwiązać problem rosnącego pobór prądu Internetu.

Co więcej energia słoneczna i wiatrowa nie zawsze są dostępne, a więc jeśli chcemy żeby Internet działał wyłącznie na odnawialnych źródłach energii musimy zbudować infrastrukturę do magazynowania i przesyłu elektryczności. Produkcja, utrzymanie i okresowa wymiana takiej infrastruktury również jest zależna od paliw kopalnych. Zasilanie witryn internetowych energią odnawialną nie jest złym pomysłem, jednak należy przede wszystkim rozwiązać problem wzrastającej konsumpcji energii elektrycznej.

Cięższe strony internetowe

Po pierwsze, zacznijmy od tego, że wyświetlana na stronach treść pochłania coraz więcej zasobów. W dużej mierze odpowiedzialne są za to coraz liczniejsze nagrania video, zdjęcia i streaming.Średni rozmiar strony internetowej (zdefiniowany jako średni rozmiar 500 000 najpopularniejszych domen) wzrósł z 0.45 megabajtów (MB) w 2010 r. do 1.7 MB w czerwcu 2018 r. W przypadku witryn mobilnych średnia „waga strony” wzrosła dziesięciokrotnie z 0.15 MB w 2011 r. do 1.6 MB w 2018 roku. Inne źródła (stosujące inne metody pomiaru) podają średni rozmiar stron na 2.9 MB w 2018 roku.

Ruch danych wzrasta szybciej niż poprawia się sprawność przesyłu danych (energii potrzebnej do przesłania 1 MB danych przez Internet), co skutkuje coraz wyższym zużyciem energii. „Cięższe” i „większe” strony internetowe nie tylko zwiększają pobór prądu w infrastrukturze sieci, ale także skracają żywotność komputerów - większe strony wymagają mocniejszych maszyn, aby sprawnie się po nich poruszać. Z tego powodu trzeba wciąż produkować nowe, mocniejsze komputery, na co znów potrzeba energii..

Ciągłe bycie online nie współgra dobrze z odnawialnymi źródłami energii, ponieważ nie zawsze są one dostępne.

Drugim powodem rosnącego zużycia energii Sieci jest fakt, że spędzamy coraz więcej czasu w Internecie. Przed pojawieniem się urządzeń mobilnych i bezprzewodowego dostępu do sieci byliśmy podłączeni do Internetu dopiero wtedy, gdy mieliśmy dostęp do komputera stacjonarnego w biurze, w domu lub w bibliotece. Obecnie żyjemy w świecie, w którym bez względu na to gdzie się znajdujemy jesteśmy zawsze online - często za pośrednictwem więcej niż jednego urządzenia.

Coraz powszechniejsze przetwarzanie danych i praca w tzw. “chmurze” wymaga ciągłego dostępu do sieci. Z jednej strony dzięki temu użytkownicy nie potrzebują do pracy tak szybkich urządzeń (bardziej prądożernych), z drugiej strony rośnie za to zużycie energii przez coraz bardziej obciążone centra baz danych. Zadania, który można by bez przeszkód wykonywać w trybie offline (pisanie dokumentów, praca z arkuszem kalkulacyjnym, przechowywanie danych) dziś wymagają ciągłego podłączenia do sieci. Taki model pracy nie współgra dobrze z odnawialnymi źródłami energii, ponieważ nie zawsze są one dostępne.

Strona internetowa w duchu prostych technologii

Nasza strona internetowa jest odpowiedzią na oba te problemy. Dzięki zaprojektowaniu jej na zasadach “low-tech” udało nam się zmniejszyć jej wielkość pięciokrotnie, jednocześnie nadając jej atrakcyjniejszy wygląd sprawnie obsługiwany przez urządzenia mobilne. Po drugie nasza strona jest w 100% zasilana energią słoneczną - nie są czcze słowa, tylko fakt. Nasz serwer ma swój własny system magazynowania energii i przechodzi w tryb offline kiedy pogoda nie dopisuje przez dłuższy czas.

Internet nie jest autonomicznym bytem. Jego rosnące zużycie energii jest konsekwencją konkretnych decyzji twórców oprogramowania, projektantów stron internetowych, działów marketingu, wydawców i użytkowników Internetu. Tworząc naszą lekką, samodzielnie hostowaną, zasilaną słońcem stronę internetową chcemy pokazać, że można obrać inny kierunek rozwoju.

Na 36 ze 100 artykułów udostępnionych w tym momencie na naszej solarnej stronie, średnia waga jednej strony jest ok. 5 razy mniejsza niż w starej witrynie

Zacznijmy od tego, że nasz nowy projekt strony internetowej odwraca trend zmierzający kierunku coraz większych rozmiarów stron. Na 36 z około 100 artykułów dostępnych teraz online, średnia waga jednego wynosi 0.77 MB — około pięć razy mniej niż w poprzednim projekcie i o połowę mniej niż wynosi średni rozmiar strony z pośród 500 000 najpopularniejszych blogów (w czerwcu 2018 r). 

image

image

Poniżej: test szybkości starej i nowej strony internetowej. Rozmiar strony zmniejszył się ponad sześciokrotnie, liczba żądań zmniejszyła się pięciokrotnie, a prędkość pobierania wzrosła dziesięciokrotnie. Pamiętajmy, że nie zaprojektowaliśmy strony internetowej pod kątem szybkości, ale z myślą o niskim zużyciu energii. Byłoby jeszcze szybciej, gdyby serwer został umieszczony w centrum danych i/lub w bardziej centralnej lokalizacji w infrastruktury sieciowej. Źródło: Pingdom.

Poniżej przedstawiamy niektóre z naszych założeń projektowych, którymi kierowaliśmy w celu zmniejszenie zużycia energii. Opublikowaliśmy dwa osobne dokumenty, z których pierwszy koncentruje się na działaniach związanych z interfejsem użytkownika, a drugi na backendzie.. Udostępniliśmy również kod źródłowy naszego projektu.

Statyczna strona

Podstawą naszego projektu było zbudowanie statycznej strony internetowej. Większość dzisiejszych witryn korzysta z języków programowania po stronie serwera, które na bieżąco generują witrynę, śląc zapytania do bazy danych. Oznacza to, że za każdym razem, gdy ktoś odwiedza stronę, jest ona generowana na żądanie.

Strona statyczna, jest generowana jednorazowo i istnieje jako prosty zbiór dokumentów zapisanych na dysku serwera. Cały czas tu jest, a nie tylko w momencie kiedy ktoś wchodzi na nasz adres. Strony statyczne bazują na zapisie plików, kiedy dynamiczne wymagają cyklicznego przetwarzania. W związku z tym statyczne strony internetowe wymagają mniejszej mocy obliczeniowej, a tym samym mniej energii.

Wybór strony statycznej pozwala na udostępnianie jej w oszczędny sposób z naszego biura domowego w Barcelonie. Nie dałoby się tego osiągnąć w przypadku witryny opartej na bazie danych, ponieważ wymagałoby to zbyt dużo energii. Drugą kwestią jest bezpieczeństwo. Chociaż serwer WWW ze statyczną witryną może jak każdy inny zostać zhakowany, to potencjalnych dróg ataku jest znacznie mniej, a szkody łatwiej naprawić.

Rozproszone obrazy

Głównym wyzwaniem było zmniejszenie rozmiaru strony bez zmniejszania atrakcyjności witryny. Ponieważ obrazy zabierają większość przepustowości, łatwo byłoby uzyskać bardzo małe rozmiary stron i mniejsze zużycie energii przez wyeliminowanie obrazów, zmniejszenie ich liczby lub zmniejszenie ich rozmiarów. Jednak wizualizacje są ważną częścią Low-Tech Magazine, a witryna bez nich nie byłaby już tym samym.

Dzięki rozpraszaniu obrazy są dziesięć razy mniej obciążające dla serwera, chociaż wyświetlane są w znacznie większych formatach niż kiedyś.

Zamiast tego zdecydowaliśmy się zastosować, dzisiaj już prawie zapomnianą, technikę kompresji obrazu zwaną „rozpraszaniem” (ang. dithering). Liczba kolorów na obrazie, w połączeniu z jego formatem i rozdzielczością, ma wpływ na rozmiar. Dlatego zamiast korzystać z pełno kolorowych obrazów o wysokiej rozdzielczości, postanowiliśmy przekonwertować wszystkie obrazy na monochromatyczne o czterech poziomach szarości.

image

Rozproszone zdjęcie naszego serwera.

Następnie, tym czarno-białym obrazom nadaliśmy jeden kolor, zgodnie z z przyporządkowaną mu kategorią treści, za pomocą natywnych możliwości manipulowania obrazami w przeglądarce. Skompresowane za pomocą wtyczki rozpraszającej obrazy znacznie zmniejszają ciężar treści. W porównaniu ze starą witryną, obrazy dziesięć razy mniej obciążają zasoby serwera.

Domyślny font / Brak logo

Wszystkie załadowane zasoby, w tym kroje pisma i logo, są dodatkowym żądaniem do serwera wymagającym miejsca do przechowywania, a tym samym energii. Dlatego nasza nowa strona internetowa nie ładuje niestandardowych fontów i usuwa deklarację rodziny czcionek, co oznacza że odwiedzający zobaczą domyślny dla swojej przeglądarki font. 

Podobnie postąpiliśmy z naszym “logo”. W rzeczywistości Low-tech Magazine nigdy nie miał prawdziwego logo. Obraz włócznika wykonującego zamach włócznią jest metaforą prostych technologii jako broni wymierzonej przeciwko dominacji i roszczeniom zaawansowanych technologii.

Zamiast zaprojektowanego logotypu, który wymagałby od nas wykonania projektu oraz dystrybucji niestandardowych czcionek i obrazów, nową tożsamość Low-Tech Magazine tworzy jeden prosty gest - kliknięcie w strzałkę zwróconą w lewo, która zamiast hipenzy w nazwie bloga, wyznacza kierunek od technologii do prostoty.

Bez śledzenia stron trzecich, bez usług reklamowych, bez ciasteczek

Oprogramowanie do analizy sieci, takie jak Google Analytics, rejestruje co się dzieje na stronie internetowej - które strony są najczęściej oglądane, skąd pochodzą odwiedzający itd. Tego typu usługi są popularne, ponieważ niewiele osób samodzielnie hostuje własną stronę. Jednak wymiana danych pomiędzy serwerem, a komputerem webmastera generuje dodatkowy ruch danych, a tym samym zużycie energii.

Dzięki temu, że sami prowadzimy serwer możemy śledzić ruch na stronie na własnym komputerze (każdy serwer sieciowy generuje dzienniki tego, co dzieje się na stronie). Anonimowe logi są przeglądane tylko przez nas i nie wykorzystujemy ich do profilowania odwiedzających.

Dzięki własnemu serwerowi nie jest konieczne zlecanie śledzenia ruchu sieciowego zewnętrznym podmiotom ani nie potrzeba plików cookie.

Magazyn Low-Tech od początku istnienia wyświetla reklamy Google Adsense. Są one ważnym źródłem finasowania bloga jednak mają dwie poważne wady. Pierwsza z nich to zużycie energii—usługi reklamowe zwiększają ruch danych.

Druga, to zbieranie przez Google informacji o odwiedzających blog. Zmusza nas to do pisania obszernych oświadczeń o ochronie prywatności i ostrzeżeń dotyczących plików cookie - które również zużywają dane i denerwują odwiedzających. Dlatego zastępujemy Adsense innymi opcjami finansowania (przeczytasz o tym poniżej). Z plików cookie zrezygnowaliśmy całkowicie.

Jak często strona będzie offiline?

Sporo firm hostingowych twierdzi, że ich serwery działają na energii odnawialnej. Jednak nawet jeśli faktycznie wytwarzają energię zasilającą serwery, a nie tylko „kompensują” zużycie energii z paliw kopalnych przez np. sadzenie drzew, to i tak ich strony są zawsze dostępne online.

Może to oznaczać, że albo mają u siebie na miejscu własne, potężne systemy baterii gromadzących energię (co czyni ich systemy zasilania mało zrównoważonymi) albo, że pobierają energię z sieci kiedy nie starcza im własnej - a to znaczy, że nie mogą w 100% korzystać z energii odnawialnej.

50 watowy panel fotowoltaiczny. Na górze widać panel 10 watowy ze skonstruowanego wcześniej pozasieciowego systemu oświetlenia

. 50 watowy panel fotowoltaiczny. Na górze panel o mocy 10W zasilający oświetlenie.

Nasza strona jest zasilana z poza centralnej sieci energetycznej i ma własny system magazynowania energii. Kiedy przez dłuższy czas utrzymuje się duże zachmurzenie, strona przechodzi w tryb offilne. Jeśli działanie strony ma być zrównoważone to nie może ona być dostępna w każdym momencie. Jeśli miałoby być inaczej to należałoby zużyć więcej energii (w postaci paliw kopalnych, użytych do wyprodukowanie nowych i okresowego zastępowania starych baterii) niż wyniosłyby oszczędności dające ogniwa fotowoltaiczne.

Jak często strona będzie pozostawać w trybie offline? To się okaże. Serwer sieciowy jest w tym momencie zasilany przez nowe ogniwo fotowoltaiczne o mocy szczytowej 50 Wp i jeden dwuletni dwunastowoltowy akumulator kwasowo-ołowiowy o pojemności 7 Ah. Ponieważ rankiem nasz panel jest w cieniu to ogniwo otrzymuje dziennie jedynie od 4 do 6 godzin pełnego słońca. Działając z pełną mocą jest ono w stanie dostarczyć dziennie 300 Wh energii (6 godzin x 50 W).

Serwer sieciowy zużywa od 1.0 do 2.5 wata mocy (w zależności od liczby odwiedzających), co oznacza, że potrzebuje od 24 do 60 Wh energii elektrycznej na dobę. W optymalnych warunkach pogodowych powinniśmy mieć wystarczającą ilość energii, aby serwer działał przez 24 godziny na dobę. Nadwyżkę energii zużyjemy w domu.

Zakładamy, że dzięki baterii witryna w czasie złej pogody pozostanie online przez jeden lub dwa dni, po czym przejdzie w tryb offline.

Jednak w pochmurne dni, zwłaszcza zimą, dzienna produkcja energii może wynieść zaledwie 40Wh (4 godziny x 10 watów = 40 Wh/dzień), a serwer potrzebuje od 24 do 60 Wh dziennie. Realna pojemność akumulatora wynosi z grubsza 40 Wh, uwzględniając 30% straty ładowania i rozładowania oraz 33% głębokość rozładowania (kontroler ładowania słonecznego wyłącza system, gdy napięcie akumulatora spadnie do 12V).

To spowoduje, że serwer będzie mógł pozostać online przez 1 do 2 dni niepogody, ale nie dłużej. Jednak to tylko szacunki. Możemy, jeśli zajdzie taka potrzeba, na jesień dołożyć drugi akumulator o pojemności 7 Ah. Chcielibyśmy żeby nasza strona była dostępna przez 90% czasu, co oznacza 35 dni offline w roku. 

The 35Wh lead-acid battery and 30Wh Li-Po batteries that power the server.

Pierwszy prototyp systemu z akumulatorem kwasowo-ołowiowym (12V, 7Ah) po lewej stronie i baterią Li-Po UPS (3.7 V 6600 mA) po prawej stronie. Akumulator kwasowo-ołowiowy stanowi główny magazyn energii, a bateria Li-Po służy za UPS i pozwala na wyłączenie serwera bez uszkodzenia sprzętu (zostanie później zastąpiona znacznie mniejszą baterią Li-Po).

Kiedy najlepiej odwiedzać stronę?

Dostępność naszej strony zasilanej słońcem zależy od pogody w Barcelonie, gdzie znajduje się serwer. Oto kilka wskazówek pomocnych odwiedzającym w „zaplanowaniu” przeglądania Low-Tech Magazine

Mamy kilka wskazówek dla osób, które “planują” odwiedzić Low-Tech Magazine.

Po pierwsze, kluczowy jest wskaźnik naładowania baterii, ponieważ dzięki niemu odwiedzający może przewidzieć czy strona zaraz nie “padnie”, a zatem czy będzie mógł spokojnie kontynuować przeglądanie. Kolor tła wskazuje na poziom naładowania, kiedy kolor blednie jest to znak, że zapadła noc albo pogoda jest zła.

Dodatkowo na tablicy informacyjnej pokazane są informacje takie jak lokalizacja serwera, aktualny czas, obecne zachmurzenie, prognoza pogody i czas od ostatniego zamknięcia serwera z powodu niewystarczającej mocy.

Aktualizacja, kwiecień 2019 r.: Jeśli chcesz uzyskać dostęp do magazynu LTM bez względu na pogodę, masz teraz do wyboru kilka opcji czytania offline. Na przykład, możesz kupić drukowaną edycję LTM w miękkiej oprawie, która zawiera 37 najnowszych artykułów ze strony internetowej na 710 stronach z ilustracjami (2012-2018). Drugi tom, zawierający artykuły opublikowane w latach 2007–2011, ukaże się jeszcze w tym roku. Książki bazują na tych samych esejach, które składają się na stronę internetową zasilaną energią słoneczną.

Sprzęt i oprogramowanie

LTM wydał dwa osobne artykuły zawierające bardziej szczegółowe informacje techniczne: “Jak zbudować stronę internetową low-tech: oprogramowanie i sprzęt”, który koncentruje się na backendzie oraz “Jak zbudować stronę internetową low-tech: techniki projektowania i proces”, który skupia się na interfejsie użytkownika.

SERWER: Ta strona działa na komputerze Olimex A20. Moc obliczeniowa 2 Ghz, 1 GB pamięci RAM i 16 GB pamięci. Serwer pobiera 1.0-2.5W mocy.

OPROGRAMOWANIE SERWERA: Serwer WWW obsługuje Armbian Stretch, oparty na Debianie system operacyjny zbudowany na jądrze SUNXI. Napisaliśmy dokumentację techniczną dotyczącą konfiguracji serwera.

DESIGN SOFTWARE: Witryna jest zbudowana na Pelican, statycznym generatorze stron. Udostępniliśmy kod źródłowy „Solar”, motyw Pelikana, który sami opracowaliśmy.

POŁĄCZENIE INTERNETOWE. Serwer jest podłączony do łącza światłowodowego o przepustowości 100 MB/s. Konfiguracja routera; na razie router jest zasilany z sieci elektrycznej i wymaga 10 watów mocy. Staramy się wymienić energochłonny router na bardziej wydajny, który może być później zasilany energią słoneczną.

SYSTEM FOTOWOLTAICZNY. Serwer działa na panelu słonecznym 50 Wp (50 watów mocy szczytowej) i jednym akumulatorze kwasowo-ołowiowym 12V, 7Ah. Jednak ciągle staramy się zmniejszać rozmiar naszego systemu i eksperymentujemy z różnymi konfiguracjami. Instalacją fotowoltaiczną zarządza kontroler ładowania słonecznego 20A.

A co ze starą stroną?

Low-Tech Magazine zasilany energią słoneczną to wciąż rozwijany projekt. Na razie stara strona zasilana z sieci pozostanie dostępna online. Czytelnicy będą zachęcani do odwiedzenia strony internetowej zasilanej energią słoneczną, jeśli jest ona dostępna. Co stanie się później, nie jest jeszcze jasne. Istnieje kilka możliwości, ale wiele będzie zależeć od tego jak będzie się sprawował serwer słoneczny.

Dopóki nie zdecydujemy, w jaki sposób zintegrować starą i nową stronę internetową, pisanie i czytanie komentarzy będzie możliwe tylko w starszej wersji, która nadal hostowana jest na TypePad.

Czy mogę pomóc? Oczywiście!

Szukamy pomysłów i opinii, które pozwolą ulepszać stronę i zmniejszać jej zużycia energii. Nasze postępy będę dokładnie udokumentowane, tak aby wszyscy chętni mogli budować swoje własne witryny low-tech. Jeśli chcesz wysłać komentarz związany z samym serwerem internetowym zasilanym energią słoneczną, możesz to zrobić komentując tę stronę lub wysyłając wiadomość e-mail na adres solar (at) lowtechmagazine (dot) com.

Co więcej mamy nadzieję, że ludzie wesprą finansowo ten projekt. Usługi reklamowe, które utrzymują Low-Tech Magazine od momentu jego powstania w 2007 r., nie współpracują z naszym “lekkim dizajnem”. Z tego powodu szukamy innych sposobów finansowania.

Piśmiennictwo

  1. Teraz możecie na żądanie zamówić dwutomową drukowaną kopie bloga. Papierowy Low-Tech Magazine zawsze dostępny w pociągu, w łóżku, na plaży, w słońcu, w deszczu lub kiedykolwiek i gdziekolwiek chcecie.

  2. Możecie wesprzeć nas za pośrednictwem PayPal, Patreon i LiberaPay.

Serwer zasilany energią słoneczną to projekt Krisa De Deckera, Roela Roscam Abbinga i Marie Otsuki. Wydrukowana strona internetowa została wykonana przez Lauren Campbell.

250.09KB