Petit projet de serveur off-grid

Dans le forum Solaire Photo Voltaïque - par bistory le 12 Mai 2015

  1. bistory

    bistory 29 ans, Hainaut

    Bonjour à tous,

    J'ai un petit projet qui tourne dans ma tête depuis quelques temps et je voulais vous l'exposer pour voir si mes calculs sont corrects et réalistes.

    Dans notre cave tourne un petit serveur qui fait office de NAS et de décodeur/répartiteur du signal TV.
    Ce serveur est composé de 3 disques durs 3,5", d'un CPU Intel Atom 330, une carte tuner et un lecteur de carte d'identité sur USB. Il tourne sous Debian.
    Sa consommation est d'en moyenne 55W. Il est allumé 19h/24 (de 6h à 1h). Ça représente environ 10% de notre consommation électrique totale.

    Mon but est de le rendre 100% indépendant du réseau électrique.
    Je ne cherche pas une rentabilité financière, c'est plus un défi que je me lance pour ma culture générale. Néanmoins il faut rester réaliste, je fixe un budget initial de 400€ pour le PV.

    Le projet va s'amorcer en 2 étapes :

    1) Changement du matériel du NAS, l'objectif étant de passer sous la barre des 30W de consommation. Et de l'alimenter en 12V.

    Je ferai quelques tests pour diminuer au maximum la consommation du serveur dans les cas les plus courants (repos, streaming, copie de fichiers)

    Une fois le nouveau serveur en place, je pense récupérer un raspberry pi (https://www.raspberrypi.org/) inutilisé pour allumer/éteindre le serveur en fonction de notre présence (détecte si un de nos smartphones est connecté au réseau). Le but est surtout d'éviter de consommer du courant inutilement quand personne n'est à la maison.

    2) C'est ici que ça devient intéressant !
    Le serveur étant autonome et utilisé essentiellement pendant nos soirées quand on regarde la TV, il faut stocker l'énergie en journée sur batterie pour en décaler son utilisation...
    Les PV seront installés à 40°, sud-est sur la toiture de notre abri de jardin.
    Dans cette configuration, le rendement maximum des panneaux sera de 90% (source : http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16759)
    Les panneaux seraient reliés à un contrôleur mppt de ce type : http://www.victronenergy.fr/solar-charge-controllers/mppt-100-50#datasheet
    L'avantage de ce type de contrôleur est le rendement supérieur à un contrôleur PWM.

    Pour ce projet, il est essentiel de considérer le pire scénario pour éviter de se retrouver en panne en hiver.

    Quelques calculs
    Prenons le pire scénario de consommation du serveur : 30W pendant 19h, soit 19x30 = 570W (0,57kWh)
    L'installation doit donc produire au minimum 0,57kWh pendant la période d'ensoleillement.

    La période d'hiver est la pire période pour produire, grâce aux chiffres de BDPV (http://www.bdpv.be/top_ten_region.php?region=11&an_affiche=2014&mois_affiche=12), en Hainaut au mois décembre 2014, la production était de 14kWh par kWc, soit 0,45kWh/jour.

    Au contraire, la période d'été est propice à la production d'énergie. Selon les mêmes sources, en juin 2014, la production était de 126kWh par kWc, soit 4,2kWh/jour !

    J'ai choisi 2014 essentiellement car les chiffres de l'hiver sont relativement peu optimistes par rapport à d'autres années.

    Pour stocker cette énergie, je m'orienterai vers une batterie solaire 12V adaptées aux décharges profondes. Encore un petit exercice de maths :)
    Selon la formule P = U x I, nous connaissons déjà P (570W) et I (12V), U = 570/12 = 47,5A. Ca fait déjà une belle batterie...

    Récapitulatif
    Si l'indice de consommation du serveur est correct, au vu de la puissance nécessaire, il faudrait 1,27kWc de PV.
    Afin de lisser la production/consommation de l'installation, il faudrait une batterie de 60Ah qui procurerait 12h d'autonomie totale au serveur (en tenant compte du fait qu'il ne vaut mieux pas descendre sous les 50% de capacité).

    A ce stade, on peut déjà faire plusieurs constatations :
    1) Avec ces chiffres, il est sûrement utopique de vouloir mettre ce serveur totalement off-grid sans risquer un blackout en hiver
    2) Une batterie solaire de 60A coûte un bras (130€) et pèse 20Kg. En plus il est recommandé de ne pas descendre sous 50% de décharge pour ne pas affecter sa durée de vie...
    3) Les kWc requis sont trop élevés pour le budget initial et entraîneraient une surproduction inutile en été.
    4) Réduire la consommation totale du serveur au strict minimum permettrait de tendre à une plus grande autonomie sur l'année et permettrait de rentrer dans le budget. Chaque watt gagné pèsera lourd dans la balance. La seconde phase dépendra des résultats obtenus à la première. D'après ce que j'ai lu sur différents forums spécialisés, il est possible de descendre sous les 20W sans grande difficulté.

    A suivre ;)

    J'espère que ce sujet va vous intéresser et vous donner des idées ! N'hésitez pas à me signaler des erreurs que j'aurais pu faire ou à poser des questions :)
     
    Dernière édition par un modérateur: 12 Mai 2015
    bistory , 12 Mai 2015
    #1
  2. Railsavoie

    Railsavoie 59 ans, Brabant Wallon

    Juste une réflexion: pourquoi ne pas travailler avec un NAS et des SSD ? Cela consomme beaucoup moins ! C'est un investissement, mais au niveau de la conso...
     
    Railsavoie , 12 Mai 2015
    #2
  3. bistory

    bistory 29 ans, Hainaut

    En effet c'est une option dans le cas d'un NAS classique mais ici j'ai besoin d'un mini pc pour brancher la carte tuner TV en PCI. En gros, je n'ai aucun décodeur VOO à la maison, tout transite sur ce serveur et les TV sont munies d'un client léger (raspberry pi) qui décode le signal et l'affiche :)
    Et l'autre raison c'est que les deux disques durs de données (3To chacun) se mettent à l'arrêt quand il n'y a pas d'activité et dans cet état, ils consomment moins d'1W...
     
    bistory , 12 Mai 2015
    #3
  4. xixou

    xixou 42 ans, Hainaut

    Ça représente environ 10% de notre consommation électrique totale.

    Tu ne consommes que 1.5 MWh/an ?
     
    xixou , 14 Mai 2015
    #4
    AntigeL aime ça.
  5. RobBZ

    RobBZ 29 ans, Hainaut

    RobBZ , 15 Mai 2015
    #5
  6. bistory

    bistory 29 ans, Hainaut

    @xixou : Actuellement le serveur consomme 50W en moyenne, ce que j'ai estimé dans mon post initial est basé sur du nouveau matériel. Soit 50W en moyenne, 19h/jour (je triche car j'ai un wattmètre branché dessus :D), ce serveur consomme 343kWh/an, et notre consommation annuelle est de 2680kWh, donc le serveur représente plus précisément 1/8 de notre consommation.

    @RobBZ : Merci pour la suggestion, je connais assez bien les batteries lithium via mon hobby (automodélisme) et je peux te dire qu'elles sont assez capricieuses, elles ne peuvent pas être stockées à trop haute ni trop basse t°, elles peuvent se détériorer et exploser pendant une charge, il vaut mieux éviter de descendre sous les 30% de capacité pour ne pas les tuer, les tensions disponibles sont 14,8v ou 11,1v et enfin, il faut que l'électronique qui s'occupe de la charge et de la décharge soit adaptée à ce genre d'accu...
    Les accus prévus pour le stockage 12v sont à des prix hallucinants (800€/60Ah => http://www.victronenergy.com/upload/documents/Pricelist-Victron-2015-Q2-C-Euro_web.pdf)
    En accus de modélisme, il y a des 16Ah en 14,8V mais il faut prévoir toute l'électronique de régulation/charge, ce qui n'est pas nécessairement simple à faire ni fiable. Je garde l'idée dans un coin de ma tête car un tel accu peut délivrer environ 230W et qu'ils coûtent 72€/pièce (encore un petit lien : http://hobbyking.com/hobbyking/stor...pacity_4S_16000mAh_Multi_Rotor_Lipo_Pack.html )

    Suite du projet
    L'étape 1 avance, pour rappel, le but est de diminuer la consommation du serveur au minimum syndical. Une des faiblesse du système actuel est qu'il est alimenté par une vieille alimentation ATX de récupération. Dans mes souvenirs, elle consomme à elle seule 10W de plus qu'une alimentation prévue pour les serveurs basse consommation. Bonne nouvelle, j'ai une alimentation adaptée, la mauvaise est que son bloc d'alim 12v n'est pas assez puissant...
    Pendant la phase de démarrage, le serveur pompe environ 80W, ce bloc n'est capable que d'en délivrer 60.
    J'ai donc commandé un nouveau bloc de 150W sur ebay, il arrivera dans la courant de la semaine prochaine !

    En attendant, je continue à chercher le matériel idéal qui remplacerait l'actuel...
    Intel a sorti de nouveaux processeurs basse consommation mais les cartes-mère ne proposent que 2 ports sata, soit pas assez pour un NAS... Parallèlement à ça, de nouveaux processeurs annoncés comme plus économes en énergie que la génération précédente devraient arriver sur le marché dans le courant du 3ème trimestre, il serait peut-être judicieux d'attendre un petit peu pour grappiller quelques W supplémentaires.

    En parallèle à ça, je débroussaille le terrain pour la phase 2. J'aimerais trouver un PV de 200W ou plus en mono ou poly pour environ 200€, pour ça je vais m'adresser aux installateurs locaux pour voir s'ils n'ont pas un panneau d'ancienne génération ou présentant un défaut cosmétique (si vous connaissez des bons plans, je suis intéressé ;) ).

    La première phase de ma réflexion s'était arrêtée sur le fait que le PV seul ne pourrait couvrir la totalité de la consommation du serveur, à moins de prévoir une installation digne des Qualiwattiens...
    J'ai donc développé deux axes :

    1) La possibilité de switcher sur le réseau automatiquement quand la tension de la batterie est trop faible.
    J'ai plusieurs pistes mais aucune ne me satisfait pleinement :
    - http://www.mini-box.com/picoUPS-120-12V-DC-micro-UPS-battery-backup?sc=8&category=1264 un "pico UPS" qui peut changer la source d'alimentation en cas de perte d'une des deux sources. Le soucis c'est qui est pensé comme un UPS, donc la batterie est le système de secours, le contraire de ce que je veux
    - http://www.mini-box.com/OpenUPS?sc=8&category=1264 encore un UPS mais qui peut charger correctement des batteries 6S, mais le problème est le même que précédemment
    - http://www.mini-box.com/Y-PWR-Hot-Swap-Load-Sharing-Controller c'est un répartiteur de charge donc dans le pire des cas, la moitié du courant sera consommée de la batterie et quand la batterie est vide, 100% du courant vient du réseau. C'est encore la meilleure solution que j'ai pour l'instant mais elle ne me satisfait pas complètement.
    J'ai pris contact avec les gestionnaires du site pour leur faire part de mon projet et voir ce qu'ils pourraient proposer comme solution :)

    2) Ajouter une source de courant propre indépendante du soleil. Pour cette deuxième piste, je vais faire plaisir à Railsavoie : nous sommes situés tout juste dans un magnifique courant de vents dominants, en hiver, on le sent bien... L'idée serait donc d'installer une petite éolienne domestique pour recharger la batterie.
    Plusieurs recherches sur le net m'ont mené à des guides expliquant comment monter une petite éolienne avec du matériel de bricolage courant (des bouts de tuyaux PVC recoupés et profilés pour les pales, du galva pour le mât, quelques boulons et un peu de savoir-faire), le soucis vient de l'alternateur, puisque la solution idéale en conclusion est d'acheter un alternateur made in USA capable de fournir 12V même avec un faible vent. Ca semblait trop beau pour être vrai, j'ai creusé un peu et voici le genre d'article que j'ai pu trouver : http://mapawatt.com/2011/04/13/buyer-beware-pma-wind-turbines en résumé, je laisse tomber cette piste pour le moment à moins de trouver un moyen extrêmement bon marché pour construire un alternateur digne de ce nom.
     
    Dernière édition par un modérateur: 15 Mai 2015
    bistory , 15 Mai 2015
    #6
  7. the_cat

    the_cat 43 ans, Liège

    Une autre solution serait de dimensionner l'installation pour avoir une autonomie pour les mois de mars à octobre et de switcher manuellement sur le réseau pour les mois de novembre à février...
     
    the_cat , 15 Mai 2015
    #7
  8. bistory

    bistory 29 ans, Hainaut

    En effet c'est une troisième piste valable mais je l'ai écartée à cause du côté imprévisible du temps. Si jamais il y a plusieurs jours de grisaille, je ne pense pas que l'installation tiendrait le coup sur les batteries et le peu d'apports solaire... mais je ne demande qu'à me tromper, après tout c'est un projet éducatif :)
     
    bistory , 15 Mai 2015
    #8
  9. the_cat

    the_cat 43 ans, Liège

    Si tu prends le mois de mars de cette année, le jour le moins productif a été le 19 mars avec 0.48 kwh/kwc et pour toute production journalière < 1 kwh/kwc, il a été précédé et suivi par une production > 1 kwh/kwc. Sur les 4 dernières années, il y a juste en mars 2013, entre le 10 et le 12 qu'il y aurait eu un problème (0.24, 0.29 et 0.02) en octobre, pas de soucis non plus

    Tu peux trouver les statistiques de production avec un code postal ici :http://home.solarlog-web.be/plants.html
     
    the_cat , 15 Mai 2015
    #9
  10. bistory

    bistory 29 ans, Hainaut

    @the_cat : Merci pour le feedback ton lien et ton expérience sont intéressants mais 1kWc de panneaux, ça dépasse déjà largement le budget fixé, je penche pour 200-250Wc, dans ce cas la limite est plus vite atteinte...

    @RobBZ : J'ai creusé un peu plus la piste des batteries lithium, il y a des batteries dites "lifepo4" qui apparemment sont parfaites pour le stockage solaire. Elles sont plus chères que les batteries au plomb mais ont une meilleure durée de vie si elles sont bien entretenues (la charge se fait via un contrôleur spécial qui équilibre chaque élément de la batterie).
    La seule chose c'est que pour garder des prix corrects et faut faire la batterie soi-même (ce sont plusieurs éléments à visser ensemble et à raccorder sur l'équilibreur donc rien de bien compliqué).
    Finalement je garde l'idée car une batterie de 16Ah coûte une centaine d'€, peut se décharger plus fort qu'une batterie au plomb de 40Ah et ça pèse 5 fois moins...
     
    bistory , 15 Mai 2015
    #10
  11. Railsavoie

    Railsavoie 59 ans, Brabant Wallon

    :grinning:

    Ceci dit, je n'ai rien contre les éoliennes;
    - tant que ceux qui les veulent les installent sans que cela ne gène celui qui n'en veut pas;
    - tant que ceux qui en veulent les assument financièrement. Ici je vise plutôt les industriels de l'éolien; ceux qui aujourd'hui font de l'éolien pour le rapport financier que cela leur procure. Ils n'en on rien à battre de l'écologie, ni du renouvelable. Ces industriels du vent sont parvenus à manipuler les verts à un point tel que ces derniers n'y voient que du feu.
     
    Railsavoie , 15 Mai 2015
    #11
  12. A.L.

    A.L. 57 ans, Liège

    Quoique l'on installe, éolienne, centrale gaz, centre commercial, usine, route, stade, école, crèche, jardin public,....n'importe quoi, ça gène TOUJOURS quelqu'un!!!
    Alors, si ce que l'on installe près de chez toi pour le bénéfice commun te gènes, déménage. :grinning:
     
    A.L. , 15 Mai 2015
    #12
  13. BRICOJEUNE1

    BRICOJEUNE1 74 ans, Liège

    Ceci dit, je n'ai rien contre les AUTOROUTES et cela me gène et pourtant j'ai bien dû me résigner quant on en a construit TRES près de chez moi.
    Une autoroute génère pour les riverains bien plus de nuisances que des éoliennes. :mad:
     
    BRICOJEUNE1 , 16 Mai 2015
    #13
  14. seiran76

    seiran76 Hainaut

    N'importe quoi!...
    Le bénéfice commun, ça me fend... c'est de la foutaise...
    Je vois trois champs d'éoliennes... de mon jardin!
    On produira bientôt pour tout le Hainaut... beaucoup sont pour mais chez les autres!

    Si nos belles campagnes servent à cela... c'est magnifique... autoroutes, TGV, zonings, éoliennes dans tous les champs visuels... alors qu'il reste partout des tas de friches industrielles à nettoyer...

    On se proclame "écolos" et il n'y a jamais eu autant de pollutions diverses... visuelles, auditives, industrielles...
    Si c'est cela votre vision du monde de demain... Chapeau.
     
    seiran76 , 16 Mai 2015
    #14
  15. A.L.

    A.L. 57 ans, Liège

    Bin oui, les éoliennes, certains ne sont pas contre (Cf Railsavoie) mais chez les autres.
    Quant à nos "belles" campagnes, ça me fait bien rigoler.
    En Europe du Nord, et plus particulièrement en Belgique, il y belle lurette qu'elles n'ont plus rien de naturel. Tous les paysages, les champs, les forets, les cours d'eau, les lacs ... tout a été créé ou aménagé par l'homme depuis des siècles.
    Et pour tout le reste, autoroute, TGV, usines,...et une "vision apocalyptique" du monde futur je préfère cela à la vie de mes arrière-grands-parents qui s'entassaient à dix dans deux pièces minuscules et n'avaient pas à manger tous les jours.

    Sur ce, je pense qu'il faudrait arrêter de polluer le sujet de Bistory qui n'en a certainement rien à faire de nos considérations sur le monde actuel et de demain. :-'
     
    A.L. , 16 Mai 2015
    #15
    jack333 aime ça.
  16. siam

    siam 37 ans, Liège

    attention avec lipo,
     
    siam , 16 Mai 2015
    #16
  17. bistory

    bistory 29 ans, Hainaut

    Ahh le débat sur le renouvelable... Est interminable comme le démontre le tpoic dédié à ce sujet :)

    Pour en revenir à nos moutons, @siam je connais en effet les danger des lipo, c'est surtout dû au fait qu'au moindre contact avec l'oxygène, les composants de l'accu prennent feu. Les lipo supportent aussi mal les charges/décharges simultanées peu ou pas espacées. Bref ce n'est pas du tout adapté au solaire. En revanche, les lifepo4 sont eux tout à fait adaptés à cet usage et apportent un tas d'avantage que j'ai décrit un peu plus haut par rapport aux batteries au plomb (qui ne sont pas sans danger non plus).
    Ce weekend de temps pourri démontre encore d'une belle manière que le solaire n'est pas garanti :D
     
    bistory , 16 Mai 2015
    #17
  18. Railsavoie

    Railsavoie 59 ans, Brabant Wallon

    Le législateur a, dans ce cas, prévu un dédommagement; cela s'appelle l'expropriation pour cause d'utilité publique. Cela ne me pose pas de problème de revendre ma maison au prix du marché; soit aux autorités, soit à l’hurluberlu qui "aime" vivre (?) au voisinage immédiat de ces saloperies bruyantes qui dénaturent le paysage, t'empêchent de dormir, te refilent des migraines et qui, parfois produisent de l'électricité... :grinning:

    Pour le reste, la démocratie a également prévu les enquêtes d'impacts et autres commodos et incommodos... et force est de constater que, jusqu'à présent, nous sommes suivis dans nos recours ! :grinning:

    Enfin, au vu du nombre de recours introduits en Wallonie, il semble que les citoyens soient de moins en moins enclins à se laisser faire par le puissant lobby éolien et leurs caniches suiveurs, naïfs, baba-cool...
     
    Railsavoie , 17 Mai 2015
    #18
  19. Railsavoie

    Railsavoie 59 ans, Brabant Wallon

    Lorsque nous avons construit, en 1990, nous avons tenu compte des nuisances potentielles auxquelles les terrains visités étaient susceptibles d'être exposés (aéroports, routes, etc).

    La vicinité du projet autoroutier par rapport à ta maison n'appelait-elle pas une proposition d'expropriation ?

    En tout état de cause, la proximité normale d'une autoroute est généralement un élément apprécié par les candidats acquéreurs de terrain à construire.

    Les éoliennes, par contre, outre le fait que la valeur immobilière chute, (en moyenne 30%), et à part un "saisi" vert dans le village, je n'ai encore jamais lu d'annonce: -"recherche maison ou terrain à construire, de préférence très près d'un champ éolien" !
     
    Dernière édition par un modérateur: 17 Mai 2015
    Railsavoie , 17 Mai 2015
    #19
  20. Railsavoie

    Railsavoie 59 ans, Brabant Wallon

    Je ne peux que souscrire pleinement à tes propos.
     
    Railsavoie , 17 Mai 2015
    #20
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