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Neuerstellung der solarbetriebenen Website

Tue, 13 Jun 2023 00:00:00 +0000

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In den letzten Monaten haben wir daran gearbeitet, die solarbetriebene Website von einem statischen Website-Generator (Pelican) auf einen anderen (Hugo) umzustellen. Viele Leser werden die Änderungen nicht sofort bemerken, da wir keine größeren Anpassungen am Design vorgenommen haben. Dennoch hat uns die neue Plattform ermöglicht, auf Grundlage des Feedbacks, das wir im Laufe der Jahre erhalten haben, einige Probleme anzugehen.

Die neue Solar-Website wurde von Marie Otsuka und Roel Roscam Abbing entworfen, den gleichen Personen, die auch hinter dem ersten Solar-Design standen. Marie Verdeil unterstützte den gesamten Prozess und koordinierte die Migration der Website.

Umstellung auf eine neue Plattform

Die ursprüngliche Solar-Website, die 2018 veröffentlicht wurde, lief auf einem statischen Website-Generator namens Pelican. Obwohl dies eine gute Wahl für relativ kleine Websites ist, ist die solarbetriebene Version von Low-tech Magazine im Laufe der Zeit erheblich gewachsen. Anfangs enthielt die Website nur eine Auswahl englischsprachiger Artikel. Im Laufe der Zeit wurde sie jedoch erweitert, um nicht nur mehr englischsprachige Artikel, sondern auch Übersetzungen in fünf weiteren Sprachen einzubeziehen. Das Veröffentlichen von Artikeln und das Einpflegen von Änderungen auf einer so großen Website wurde zunehmend zu einem umständlichen Prozess. Zum Beispiel dauerte es mehr als eine Stunde, um die Website bei Änderungen neu zu generieren, selbst wenn wir nur einen Kommentar hinzugefügt hatten.

Hugo ist ein statischer Website-Generator, der in einer schnelleren Programmiersprache geschrieben ist. In Pelican kamen viele der Funktionen, die wir für die Website benötigten (wie die Unterstützung von mehreren Sprachvarianten und Bildkompression) aus Plugins unterschiedlicher Qualität. Dabei sind wir im Laufe der Zeit an Grenzen gestoßen. Bei Hugo sind diese Anforderungen bereits als Grundfunktionen abgedeckt. Durch den Wechsel zu Hugo konnten wir die Generierungszeit auf dem Server von über einer Stunde auf etwa zwölf Minuten reduzieren. Auf einem modernen Laptop liegt der Unterschied zwischen mehreren Minuten und mehreren Sekunden.¹

Abgesehen von schnelleren Website-Builds ermöglicht Hugo eine bessere Organisation der Inhalte und ist flexibler bei der Erzeugung von Übersichtseiten. Dies ermöglichte uns zum Beispiel, Seiten zu erstellen, auf denen die verschiedenen Mitwirkenden und Übersetzer*innen des Magazins hervorgehoben werden. Die Migration aller Inhalte von Pelican nach Hugo war jedoch ziemlich zeitaufwändig. Dies lag an subtilen Unterschieden im Format der Metadaten sowie an unserer Implementierung, die eigene Shortcodes erfordert, um Bilder, Bildunterschriften und Links anzeigen zu können. Wir haben die Mehrheit der Artikel von einer Plattform auf die andere mit einem eigenen Skript konvertiert, aber es dauerte weitere zwei Monate, um Fehler bei der automatischen Migration zu erkennen und manuell zu beheben.

Designänderungen

Batterieanzeige

Der Relaunch ermöglichte es uns, zwei Designprobleme anzugehen, die in den letzten Jahren regelmäßig im Feedback aufgetaucht sind. Das erste betrifft die Batterieanzeige, die den Ladezustand unseres autarken Webservers durchscheinen lässt. Einige Leute fanden, dass sie den Lesevorgang störte, besonders wenn sie sich auf halber Höhe befand. Die Batterieanzeige bleibt ein grundlegender Bestandteil unseres Designs und macht die materielle Infrastruktur sichtbar, die die Website trägt. Allerdings befindet sie sich nun oben im Dokument und bewegt sich nicht mehr mit, während man in einem Artikel nach unten scrollt. So wird die Lesbarkeit des Textes nicht mehr beeinträchtigt.

Bilder

Die zweite und größte Designverbesserung betrifft die Bilder. Die Bildkompression mit Dithering funktioniert für viele Bilder gut und macht Schwarz-Weiß-Bilder sogar interessanter. Allerdings werden manche Bilder dadurch schwer zu erkennen. Dies gilt insbesondere für Grafiken, die unleserlich werden können, wenn sie nicht schon mit Dithering im Hinterkopf entworfen wurden. Bei einigen anderen Bildern gehen Informationen durch den Dithering-Prozess verloren – beispielsweise wenn Farben verwendet werden, um etwas auszudrücken.

Das neue Design ermöglicht es Besucher*innen, die Dithering-Kompression für einzelne Bilder auszuschalten und das Originalfoto oder die Originalillustration anzuzeigen. Die Originalbilder, die wir zeigen, sind konventionell komprimiert und etwas größer als die Bilder mit Dithering. Das Anzeigen der Originalbilder erhöht also die Belastung unseres Servers. Es bleibt abzuwarten, wie sich dies auf den Energieverbrauch und die Verfügbarkeit der Solar-Website auswirken wird.

Außerdem gehen die Bilder nicht mehr über die gesamten Bildschirmbreite, was sinnvoller ist, wenn die Website auf einem großen PC-Monitor betrachtet wird.

Quellcode

Wie beim ursprünglichen Pelican-Theme geben wir das Hugo-Theme als Open-Source-Software frei. Das ursprüngliche Solar-Web-Theme und die Plugins bleiben verfügbar, werden aber nicht mehr aktualisiert und gepflegt.

Low-tech Magazine auf 1 Website betreiben

Diese umfangreiche Neugestaltung ist der vorletzte Schritt hin zum Betrieb von Low-tech Magazine auf nur einer einzigen (solarbetriebenen) Website. Seit dem Start der solarbetriebenen Website im Jahr 2018 ist die alte (englischsprachige) Website online und auf dem neuesten Stand geblieben. Dies ist aus mehreren Gründen problematisch.

Erstens widerspricht es unserem Ziel, den ökologischen Fußabdruck der Publikation zu verringern, wenn wir zwei ähnliche Websites betreiben. Zumal die ursprüngliche Website – eine dynamische Website, die auf der Blogging-Plattform TypePad gehostet wird – nicht gerade leichtgewichtig ist. Eine zweite Website, die mit Netzstrom betrieben wird, passt außerdem nicht zu der Idee, offline zu gehen, wenn das Wetter schlecht ist. Die alte Website bleibt unabhängig vom Wetter online. Zweitens erfordert die Aktualisierung von zwei Websites viel zusätzliche Arbeit, die besser dem Schreiben und Recherchieren gewidmet wäre. Das Layout für jeden Artikel muss zweimal auf verschiedenen Plattformen erstellt werden. Kommentare und Änderungen an den Artikeln müssen ebenfalls auf beiden Plattformen aktualisiert werden.

Die höhere Qualität der Bilder war einer der Hauptgründe, um die alte Website weiter zu pflegen. Jetzt, da die Originalbilder auf der solarbetriebenen Website angezeigt werden können, aktualisieren wir die alte Website nicht mehr. Ab sofort erscheinen neue Inhalte (einschließlich Kommentare zu älteren Artikeln) nur noch auf der solarbetriebenen Website. Die TypePad Website bleibt noch bis zum Sommer online. Dann planen wir, den Teil des Archivs, der bisher noch nicht in statische Webseiten konvertiert wurde, ebenfalls zu verschieben. Es handelt sich größtenteils um Artikel und Seiten aus den Anfangstagen.

Für die meisten Sprachen wurde der Wechsel zur solarbetriebenen Website bereits abgeschlossen und die betreffenden Bereiche wurden geschlossen. Die einzige Ausnahme bildet die ursprüngliche niederländischsprachige Website, die nicht mehr aktualisiert wird, aber online bleibt (ebenfalls gehostet auf TypePad), um den Zugriff auf ältere Artikel zu ermöglichen. Aufgrund der großen Anzahl von Originalartikeln auf dieser Website wird sie als letzte der ursprünglichen Websites verschwinden – wenn überhaupt. Sie hat immer noch das ursprüngliche Design von 2007.

Benutzerfreundlichkeit

Das neue Solar-Design bringt den Lesern von Low-tech Magazine nur Vorteile. Allerdings fällt die Bilanz auf der Herausgeberseite weniger erfreulich aus. Eine verbesserte Benutzerfreundlichkeit für die Besucher*innen geht teilweise zu Lasten der Benutzerfreundlichkeit für den Autor. Die von Hugo verwendeten Shortcodes sind deutlich umständlicher als die Syntax, die von Pelican verwendet wird, und das erhöht den Zeitaufwand für das Layouten eines Artikels. Dies macht zum Teil den Zeitgewinn zunichte, der durch das Wegfallen der Aktualisierung der zweiten Website entsteht.

Statische Websites sind viel energieeffizienter als dynamische Websites. Dennoch haben statische Website-Generatoren noch einen langen Weg vor sich, was die Benutzerfreundlichkeit betrifft, bevor sie mainstreamtauglich werden und mit Tools wie WordPress konkurrieren können. In den fünf Jahren zwischen unserer ersten Veröffentlichung und dieser Version ist überraschenderweise keine robuste und benutzerfreundliche Anwendung für statische Website-Generatoren erschienen, die unseren aktuellen Workflow ersetzen könnte. Es gibt zwar mehrere Projekte, aber diese sind alle von proprietären Cloud-Services abhängig. Es gibt bei statischen Website-Generatoren immer noch viel Raum für Fortschritte bei der Entwicklung benutzerfreundlicher grafischer Benutzeroberflächen.

In den kommenden Monaten werden wir versuchen, noch Dinge auf der Herausgeberseite zu verbessern, und wie immer freuen wir uns über Euer Feedback und Eure Vorschläge. Bitte teilt uns auch Fehler oder Inkonsistenzen mit, die uns bei der Migration entgangen sind. Vielen Dank an alle, die dieses Projekt im Laufe der Jahre unterstützt haben.

Um den Unterschied zu verstehen, haben wir sowohl die Hugo- als auch die Pelican-Seitengeneratoren in einem Experiment getestet. Der Pelican-Build basiert auf dem Solar-Theme und den Plugins. Der Hugo-Build basiert auf dem Solar_v2-Theme sowie Skripten zur Dithering- und Dateigrößenberechnung, wie sie im Build-Skript definiert sind. Beide Websites enthalten 447 Artikel in verschiedenen Sprachen und mehr als 1500 Bilder. Die Ergebnisse des Experiments sind in der folgenden Tabelle sichtbar. Die ersten beiden Zeilen zeigen, wie lange es dauert, die Website initial zu generieren. Beim ersten Ausführen müssen alle Ressourcen generiert und Bilder komprimiert werden, was länger dauert als spätere Ausführungen, bei denen die Ressourcen zwischengespeichert sind. Die letzten beiden Zeilen zeigen die Generierungszeiten, wenn die Ressourcen bereits zwischengespeichert sind. Die angezeigten Zeiten sind der Durchschnittswert von drei Durchläufen auf dem Solar-Server (ein A20-Prozessor mit zwei 1-GHz-Kernen und 1 GB RAM) und einem modernen Laptop (ein Intel i7-8650U-Prozessor mit vier Kernen mit 1,9 GHz und 32 GB RAM). Das Generieren der Hugo-Site auf dem Solar-Server ohne zwischengespeicherte Ressourcen ist nicht möglich, da der Prozess entweder den Speicher übersteigt oder das Timeout-Limit von Hugo überschreitet. In diesem Fall muss der Befehl mehrmals hintereinander ausgeführt werden. Obwohl es so aussieht, als ob Hugo auf dem Laptop langsamer ist als Pelican, lässt sich das wahrscheinlich damit erklären, dass die Hugo-Site sowohl eine Dithering-Logik als auch eine andere Kompressionslogik für die Bilder verwendet. Bei Pelican werden Bilder nur gedithert und Originale nicht erneut komprimiert.

	Hugo	Pelican
Solar Server (erster Durchlauf)	-	100 Minuten, 47 Sekunden
Moderner Laptop (erster Durchlauf)	13 Minuten, 31 Sekunden	12 Minuten, 53 Sekunden
Solar Server (zwischengespeichert)	11 Minuten, 57 Sekunden	68 Minuten, 47 Sekunden
Moderner Laptop (zwischengespeichert)	46 Sekunden	04 Minuten, 57 Sekunden

↩︎

Wie nachhaltig ist eine solarbetriebene Website?

Tue, 28 Jan 2020 00:00:00 +0000

Bild: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

Unsere selbstgehostete, solarbetriebene, unabhängig von Stromnetz betriebene Website läuft jetzt seit 15 Monaten. In diesem Artikel stellen wir ihre Energie- und Verfügbarkeitsdaten vor und berechnen die Graue Energie unser Konfiguration. Aufgrund dieser Ergebnisse betrachten wir das optimale Gleichgewicht zwischen Nachhaltigkeit und Serververfügbarkeit und umreißen mögliche Verbesserungen.

Einleitung

Im September 2018 haben wir bei Low-tech Magazine eine neue Website gestartet, die darauf abzielte, radikal den Energieverbrauch und die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, die aus der Bereitstellung ihrer Inhalte resultieren. Der Energieverbrauch des Internets wächst rasch, sowohl aufgrund steigender Datenraten und Datenmengen bei der Übertragung (die Inhalte werden “fetter”), als auch aufgrund steigender Nutzungszeit (besonders seit Mobilgeräte und drahtloses Internet verfügbar sind).

Unsere solarbetriebene Website stemmt sich gegen diese Trends. Um den Energieverbrauch weit unter jenen einer durchschnittlichen Website zu drücken, haben wir uns für ein Webdesign entschieden, welches zurück zu den Ursprüngen zielt. Wir verwenden eine statische Website anstelle eines datenbankgetriebenen Content-Management-Systems. Um die Energie zu minimieren, welche für die Herstellung von Solarpanel und Batterie erforderlich ist, haben wir eine minimale Konfiguration gewählt und wir akzeptieren, dass die Website sich offline schaltet, wenn das Wetter zu schlecht ist.

Verfügbarkeit, Stromverbrauch und Systemeffizienz

Verfügbarkeit Unsere solarbetriebene Website schaltet sich offline, wenn das Wetter zu schlecht ist - aber wie oft passiert das? Für einen Zeitraum von ungefähr einem Jahr (351 Tage, vom 12. Dezember 2018 bis zum 28. Dezember 2019) haben wir eine Verfügbarkeit von 95,26% erreicht. Das bedeutet, dass wir insgesamt während 399 Stunden aufgrund von schlechtem Wetter offline waren.

Wenn wir die letzten zwei Monate des Zeitraums ignorieren, war unsere Verfügbarkeit sogar 98,2%, mit einer offline-Zeit von nur 152 Stunden. Während der letzten zwei Monate fiel die Verfügbarkeit auf 80%, weil ein Softwareupgrade den Energieverbrauch unseres Servers erhöhte. Dadurch wurde die Website jede Nacht für einige Stunden offline gedrückt.

Stromverbrauch und Systemeffizienz

Schauen wir uns die elektrische Leistungsaufnahme an, die unser Webserver aufweist (also den operativen Energieverbrauch). Dazu haben wir Messdaten des Servers und des Ladereglers für die Solarzellen. Wenn wir beide Werte vergleichen, fällt die mangelnde Effizienz des Systems ins Auge. Über einen Zeitraum von grob einem Jahr (vom 3. Dezember 2018 bis zum 24. November 2019) verbrauchte unser Server 9,53 kWh (Kilowattstunden).

Wir maßen signifikante Verluste im Solarsystem, die auf Verluste bei der Spannungswandlung und bei der Ladung und Entladung der Batterie zurückzuführen sind. Der Laderegler zeigte einen jährlichen Energieverbrauch von 18,10 kWh an - das bedeutet, dass die Systemeffizienz gemessen vom Ausgang der Solarzelle bis zur Spannungsversorgung des Servers nur ungefähr 50% betrug.

Energieverbrauch pro Besucher der Website

Während des betrachteten Zeitraums hat die solarbetriebene Website 865.000 einzelne Besuche verzeichnet. Wenn wir alle Energieverluste im Solarsystem mit einrechnen, betrug der Energieverbrauch pro einzelnem Besucher 0,021 Wh (Wattstunden), d.h. 21 mWh (Milliwattstunden).

Eine Kilowattstunde solar erzeugten Stroms kann also fast 50.000 einzelne Besucher der Website versorgen, und eine Wattstunde etwa 50 einzelne Besucher. Da wir nur selbst erzeugten Solarstrom verwenden, müssen wir dem operativen Betrieb keine Kohlenstoffemissionen zurechnen.

Eine Kilowattstunde solar erzeugten Stroms kann fast 50.000 einzelne Besucher der Website versorgen

Graue Energie und Verfügbarkeit

Wenn erneuerbare Energien als Lösung für den wachsenden Energieverbrauch des Internets vorgestellt werden, endet die Geschichte oft an dieser Stelle. Wenn Forscher den Energieverbrauch von Rechenzentren untersuchen, welche die im Internet verfügbaren Inhalte bereitstellen, betrachten sie praktisch niemals die Energie zur Erstellung und Wartung der Infrastruktur dieser Rechenzentren.

Bei unserer selbstgehosteten, solarbetriebenen, unabhängig von Stromnetz betriebenen Website lassen wir diese Information nicht weg. Das Solarpanel, die Batterie und der Laderegler sind gleichermaßen essenzielle Teile der Installation wie der Server selbst. Dementsprechend müssen wir den Energieverbrauch für den Abbau und die Verarbeitung der nötigen Minerale und die Herstellung dieser Komponenten mit einberechnen, eben die sogenannte “Graue Energie”.

Eine einfache Darstellung unseres Systems. Die Spannungswandlung (zwischen dem 12V-Laderegler und dem mit 5V betriebenen Server) und das Messgerät zur Ladestandsmessung der Batterie sind nicht mit dargestellt. Leider kommt der größte Teil dieser Energie aus fossilen Brennstoffen, entweder in Form von Diesel (beim Abbau der Rohmaterialien und dem Transport der Komponenten) oder in Form von Strom, der wiederum hauptsächlich in Kraftwerken erzeugt wurde, die wiederum fossile Brennstoffe verbrennen (im Fall der meisten Produktionsprozesse).

Die Größe von Batterie und Solarpanel ist ein Kompromiss zwischen Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit

Die Graue Energie unserer Konfiguration wird hauptsächlich von der Größe von Batterie und Solarpanel bestimmt. Gleichzeitig bestimmen die Größen von Batterie und Solarpanel auch, wie oft unsere Website online sein kann (also ihre Verfügbarkeit). Die Größe von Batterie und Solarpanel stellt also einen Kompromiss zwischen Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit dar.

Um das optimale Gleichgewicht zu finden, haben wir unser System mit verschiedenen Kombinationen von Solarpaneln und Batterien betrieben (und tun das auch immer noch). Verfügbarkeit und Graue Energie hängen auch von den örtlichen Wetterbedingungen ab, daher sind die hier vorgestellten Ergebnisse nur für unseren Ort (den Balkon der Wohnung des Autors nahe Barcelona in Spanien) gültig.

Bilder: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/)

Verfügbarkeit und Batteriegröße

Die Speicherkapazität der Batterie legt fest, wie lange die Website ohne Versorgung mit Solarenergie weiterlaufen kann. Ein Minimum von Energiespeicherung ist nötig, um über die Nacht zu kommen, während weitere Kapazität darüberhinaus Zeiten von niedriger (oder fehlender) Energieerzeugung während des Tages ausgleichen kann. Batterien altern; es ist also sinnvoll, mit mehr Kapazität als rechnerisch erforderlich zu beginnen - andernfalls müsste die Batterie relativ schnell ersetzt werden.

> 90% Verfügbarkeit

Berechnen wir zuerst die minimale Kapazität zur Energiespeicherung, um die Website während der Nacht online zu halten. Als Randbedingungen nehmen wir gutes Wetter, eine neue Batterie und ein ausreichend großes Solarpanel an, um die Batterie tagsüber vollständig zu laden. Während des ersten Jahres betrug die durchschnittliche Leistungsaufnahme unseres Webservers einschließlich aller Leistungsverluste der Solaranlage 1,97 Watt. Während der kürzesten Nacht des Jahres (8 Stunden, 50 Minuten zur Sommersonnenwende am 21. Juni) benötigten wir 17,40 Wattstunden Speicherkapazität und während der längsten Nacht des Jahres (14 Stunden, 49 Minuten zur Wintersonnenwende am 21. Dezember) benötigten wir 29,19 Wattstunden.

Mindestspeicherkapazität, um die Website während der Nacht online zu halten*

Month	Daylight	Night	Storage
21 Sep 2018	12h13min	11h47min	23.21 Wh
21 Oct 2018	10h52min	13h8min	25.87 Wh
21 Nov 2018	9h41min	14h19min	28.2 Wh
21 Dec 2018	9h11min	14h49min	29.1 Wh
21 Jan 2019	9h41min	14h19min	28.2 Wh
21 Feb 2019	10h53min	13h7min	25.84 Wh
21 Mar 2019	12h13min	11h47min	23.22 Wh
21 Apr 2019	13h34min	10h26min	20.55 Wh
21 May 2019	14h41min	9h19min	18.35 Wh
21 Jun 2019	15h10min	8h50min	17.4 Wh
21 Jul 2019	14h43min	9h17min	18.29 Wh
21 Aug 2019	13h36min	10h24min	20.49 Wh

Ort: Barcelona; sonniges Wetter tagsüber;
Wh = Wattstunden

Da Bleiakkus nur bis zu ihrer halben Nennkapazität entladen werden sollten, benötigt der solarbetriebene Server einen Bleiakku von 60 Wh Kapazität, um bei optimalen Wetterbedingungen durch die kürzeste Nacht des Jahres zu kommen (2 x 29,19 Wh). Für den größten Teil des Jahres betrieben wir das System mit einer etwas höhren Batteriekapazität (bis zu 86,4 Wh) und einem Solarpanel von 50 W Nennleistung, und damit erreichten wir die oben genannte Verfügbarkeit von 95-98%. ¹

100% Verfügbarkeit

Eine größere Batterie könnte die Website auch während längerer Perioden schlechten Wetters weiterlaufen lassen, wiederum sofern das Solarpanel leistungsfähig genug ist, um diese Batterie vollständig zu laden. Um einen ganzen Tag sehr schlechten Wetters (ohne nennenswerte Energieerzeugung) auszugleichen, benötigen wir im Mittel 47,28 Wattstunden (24h x 1,97W) Speicherkapazität.

Vom 1. Dezember 2019 bis zum 12. Januar 2020 haben wir das Solarpanel mit 50W Nennleistung mit einem Akku von 168 Wattstunden Nennkapazität kombiniert, der also eine nutzbare Kapazität von 84Wh besitzt. Dies ist genügend Kapazität, um die Website für zwei Nächte und einen Tag zu betreiben. Obwohl wir diese Konfiguration während der dunkelsten Zeit des Jahres getestet haben, hatten wir dabei relativ gutes Wetter und erreichten eine Verfügbarkeit von 100%.

Um aber diese Verfügbarkeit von 100% über einen Zeitraum von mehreren Jahren sicher zu erreichen, wäre ein noch größerer Energiespeicher erforderlich. Um die Website für vier Tage ohne oder mit sehr niedriger Energieerzeugung weiterlaufen zu lassen, würden wir einen Bleiakku von 440Wh Nennkapazität brauchen - also einen von der Größe einer typischen Autobatterie. Wir nennen diese Konfiguration hier, weil sie dem konventionellen Ansatz von Solarenergie-Insellösungen entspricht.

< 90% Verfügbarkeit Wir haben auch mit Batterien gerechnet, die bewusst nicht groß genug sind, um die Website durch die kürzeste Nacht des Jahres zu bringen: 48Wh, 24Wh und 15,6Wh (mit jeweils nutzbarer Kapazität von 24Wh, 12Wh und 7,8Wh). Die kleinste davon ist auch der kleinste Bleiakku, den man typisch im Handel findet.

Eine Website, die sich abends abschaltet, könnte eine interessante Option für einen lokalen Onlinedienst sein, der wenig Zugriffe nach Mitternacht erwartet.

Wenn das Wetter gut ist, lässt der Akku mit 48Wh Nennkapazität den Server in den Nächten von März bis September durchlaufen. Der Bleiakku von 24Wh kann die Website im Mittel 6 Stunden lang laufen lassen, der Server wird sich also praktisch in jeder Nacht des Jahres herunterfahren - allerdings je nach Saison zu verschiedenen Uhrzeiten.

Der Akku mit 15,6Wh Nennkapazität lässt die Website im Mittel für nur vier Stunden online laufen, wenn kein Solarstrom erzeugt wird. Selbst bei gutem Wetter wird der Server sich etwa um ein Uhr nachts im Sommer und etwa um 21:00 Uhr im Winter abschalten. Die maximale Verfügbarkeit für die kleinste Batterie läge bei etwa 50%, und praktisch wird sie wegen schlechten Wetters (Bewölkung und Regen) niedriger liegen.

Eine Website, die sich abends abschaltet, könnte eine interessante Option für einen lokalen Onlinedienst sein, der wenig Zugriffe nach Mitternacht erwartet. Da sich die Leser von Low-tech Magazine aber nahezu gleichverteilt in Europa und den USA befinden, ist das keine attraktive Option für uns. Wenn sich die Website jede Nacht abschaltet, könnten unsere amerikanischen Leser nur in ihren Morgenstunden darauf zugreifen, die an der Westküste sogar nur in den frühen Morgenstunden.

Erwartete Verfügbarkeit nach Batterietyp, ausgehend von voller Ladung

Batterie	Verfügbarkeit
440Wh	Website kommt durch vier Tage schlechten Wetters
168Wh	Website kommt durch einen Tag schlechten Wetters
86,4Wh	Website kommt bei gutem Wetter durch die Nacht
48Wh	Website schaltet sich in vielen Nächten des Jahres offline
24Wh	Website geht in jeder Nacht offline
15,6Wh	Website geht in jeder Nacht offline

Verfügbarkeit und Größe des Solarpanels

Die Verfügbarkeit der solarbetriebenen Website wird nicht nur von der Batterie vorgegeben, sondern auch vom Solarpanel, besonders was schlechtes Wetter angeht. Je größer das Solarpanel, desto schneller lädt es die Batterie auf und desto weniger Sonnenstunden sind nötig, um die Website durch die Nacht zu bringen. Mit dem 50W-Solarpanel sind zum Beispiel eine bis zwei Stunden voller Sonneneinstrahlung ausreichend, um jede der Batterien laden zu können (mit Ausnahme der 440Wh-Autobatterie).

Wenn wir aber das 50W-Solarpanel mit einem 10W-Panel ersetzen, braucht das System wenigstens fünfeinhalb Stunden bei besten Bedingungen, um die 86,4Wh-Batterie aufzuladen (2W sind nötig um den Server zu betreiben, 8W stehen zum Laden der Batterie zur Verfügung). Wenn das 10W-Solarpanel mit einer größeren Batterie kombiniert wird - zum Beispiel dem 168Wh-Bleiakku, braucht es 10,5 Stunden voller Sonneneinstrahlung, um die Batterie ganz aufzuladen. Das ist überhaupt nur zwischen Februar und November möglich.

Ein größeres Solarpanel vergrößert die Chance, dass die Website auch unter nicht optimalen Wetterbedingungen online bleibt

Wolken

Ein größeres Solarpanel ist auch bei wolkigem Wetter vorteilhaft. Je nach Dichte der Wolkendecke können Wolken die Erzeugung von Solarenergie zwischen 0 und 90% des maximal möglichen Werts herabsetzen. Wenn ein 50W-Solarpanel nur 10% seiner Nennleistung bringt (also 5W), dann reicht das noch aus um den Server zu betreiben (2W) und die Batterie mit 3W aufzuladen.

Wenn aber ein 10W-Solarpanel nur 10% seiner Nennleistung bringt, dann reicht das eventuell gerade mal aus, um den Server zu betreiben; die Batterie wird dann nicht mehr geladen. Wir haben die Website zwischen dem 12. und 21. Januar 2020 mit einem 10W-Panel betrieben und sie schaltete sich jeweils schnell aus, wenn das Wetter nicht optimal war. Wir haben jetzt aktuell ein 30W-Solarpanel mit einer 168Wh-Batterie kombiniert, um die Website zu versorgen.

Ein Solarpanel mit 5W - das kleinste 12V-Solarpanel im Handel - stellt das absolute Minimum für eine solarbetriebene Website dar. Allerdings wird es nur unter besten Bedingungen in der Lage sein, den Server zu betreiben (2W) und gleichzeitig eine Batterie zu laden (3W). Auf diese Weise kann die Website auch nur durch die Nacht weiterlaufen, wenn der Tag genügend Sonnenstunden hat. Da Solarpanel aber nur selten ihre Nennleistung erreichen, würde ein solches Panel praktisch dazu führen, dass eine Website nur online ist, wenn die Sonne scheint.

Obwohl die Kombination aus einem kleinen Solarpanel und einer großen Batterie dieselbe Graue Energie haben kann wie ein großes Solarpanel mit einer kleinen Batterie, wird sich das resultierende System natürlich sehr unterschiedlich verhalten. Im allgemeinen erscheint es sinnvoller, sich eher für ein größeres Solarpanel und eine kleinere Batterie zu entscheiden, da diese Kombination die Lebensdauer der Batterie verlängert. Bleiakkus müssen von Zeit zu Zeit voll aufgeladen werden, um nicht zu schnell unter ihre Nennkapazität zu fallen.

Erforderliche Sonnenstunden um die Batterie zu laden, abhängig von der Nennleistung des Solarpanels*

Batterie	50W	30W	10W	5W
440Wh	6h45min	11h14min	33h44min	67h28min
168Wh	2h35min	4h17min	12h53min	25h46min
86.4Wh	1h17min	2h12min	6h37min	13h15min
48Wh	0h44min	1h13min	3h41min	7h22min
24Wh	0h22min	0h37min	1h50min	3h41min
15.6Wh	0h14min	0h24min	1h12min	2h24min

Unter Annahme von 75% der Nennleistung des Solarpanels, 15% Ladeverlusten und einer Entladung der Batterie bis 50% der Nennkapazität.

Graue Energie für verschiedene Größen von Batterien und Solarpanels

Die Herstellung von Bleiakkus erfordert 1,03 MJ (Megajoule) Energie pro Wattstunde Batteriekapazität ². Um Solarzellen herzustellen, sind 3,514 MJ pro Quadratmeter Solarzelle nötig ³. In der Tabelle unten stellen wir die Graue Energie für verschiedene Größen von Batterien und Solarpanels vor, und errechnen daraus die Graue Energie pro Jahr. Dabei gehen wir von einer Lebensdauer von fünf Jahren für Batterien und 25 Jahren für Solarpanels aus. Diese Werte wandeln wir um in Kilowattstunden pro Jahr und wir beziehen uns dabei auf Primärenergie, nicht etwa auf elektrischen Strom.

Eine solarbetriebene Website braucht auch einen Laderegler und natürlich den Webserver. Die Graue Energie dieser Komponenten bleibt gleich, unabhängig von der Größe von Solarpanel oder Batterie. Die Graue Energie dieser beiden Komponenten berechnen wir ausgehend von einer angenommenen Lebensdauer von 10 Jahren. ⁴ ⁵

Graue Energie verschiedener Komponenten (pro Betriebsjahr)

Batterie*	Graue Energie
440Wh Batterie	25.17 kWh/pro Jahr
168Wh Batterie	9.60 kWh/pro Jahr
86.4Wh Batterie	3.91 kWh/pro Jahr
48Wh Batterie	2.75 kWh/pro Jahr
24Wh Batterie	1.27 kWh/pro Jahr
15.6Wh Batterie	0.89 kWh/pro Jahr

5 Jahre angenommene Lebensdauer der Batterie
Angaben in kWh/Jahr sind bezogen auf Primärenergie

Solarpanel*	Graue Energie
50W-Solarpanel	16.96 kWh/pro Jahr
30W-Solarpanel	10.20 kWh/pro Jahr
10W-Solarpanel	3.40 kWh/pro Jahr
5W-Solarpanel	1.70 kWh/pro Jahr

25 Jahre angenommene Lebensdauer der Solarpanels
Angaben in kWh/Jahr sind bezogen auf Primärenergie

andere Komponenten*	Graue Energie
Solar-Laderegler	3.33 kWh/pro Jahr
Server	5.00 kWh/pro Jahr

10 Jahre angenommene Lebensdauer der Solarpanels
Angaben in kWh/Jahr sind bezogen auf Primärenergie

Nun haben wir alle Daten, um die Graue Energie des Systems für alle Kombinationen aus Solarpanels und Batterien zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle unten dargestellt. Zwischen der Konfiguration mit dem kleinsten und der mit dem größten Wert unterscheidet sich die Graue Energie um einen Faktor von fünf: von 10,92 kWh/Jahr Primärenergie für die Kombination aus kleinstem Solarpanel (5W) und kleinster Batterie (15,6Wh) bis zu 50,46 kWh/Jahr Primärenergie für die Kombination aus dem größten Solarpanel (50W) mit der größten Batterie (440Wh).

Graue Energie pro Jahr für verschiedene Konfigurationen der Solaranlage*

Batterie	50W	30W	10W	5W
	Solar Panel
440Wh	50.46 kWh	43.70 kWh	n/a	n/a
168Wh	34.89 kWh	28.13 kWh	21.33 kWh	n/a
86.4Wh	29.20 kWh	22.36 kWh	15.64 kWh	13.94 kWh
48Wh	28.04 kWh	21.28 kWh	14.18 kWh	12.78 kWh
24Wh	26.29 kWh	19.80 kWh	13.00 kWh	11.30 kWh
15.6Wh	26.18 kWh	19.42 kWh	12.62 kWh	10.92 kWh

Darin inbegriffen die Graue Energie von Laderegler und Webserver
Angaben in kWh/Jahr sind bezogen auf Primärenergie
“n/a” = das Solarpanel kann die Batterie in keiner Jahreszeit vollständig laden

Wenn wir diese Resultate durch die Zahl von Besuchern der Website (865.000 einzelne Besuche) dividieren, erhalten wir die Graue Energie pro einzelnem Besuch der Website. Für unsere ursprüngliche Konfiguration mit 95-98% Verfügbarkeit (50W-Solarpanel und 86,4Wh-Batterie) wurden pro einzelnem Besuch 0,03Wh Primärenergie verbraucht. Das Resultat wäre ziemlich ähnlich für die anderen Konfigurationen mit geringerer Verfügbarkeit, da einerseits die Graue Energie geringer wäre, aber duch die kürzere Erreichbarkeit der Website auch die Anzahl der einzelnen Besuche.

Kohlenstoffemissionen: wie nachhaltig ist die solarbetriebene Website?

Kohlenstoffemissionen der solarbetriebenen Website Da wir nun die Graue Energie verschiedener Konfigurationen errechnet haben, können wir auch deren CO2-Emissionen bestimmen. Wir können den energetischen Fussabdruck der solarbetriebenen Website nicht mit unserer herkömmlichen Website vergleichen, da diese anderswo gehostet wird und uns für ihren Energieverbrauch keine Daten vorliegen. Was wir aber vergleichen können ist die solarbetriebene Website einerseits mit einer ähnlichen, selbstgehosteten Konfiguration, welche statt Solarenergie mit Strom aus dem öffentlichen Netz betrieben wird. So können wir die Frage der Nachhaltigkeit des Solarbetriebs der Website für uns klären.

Lebenszyklusanalysen von Solarpaneln sind nicht besonders hilfreich zur Bestimmung der CO2-Emissionen unserer Kompomenten, da diese typisch von der Annahme ausgehen, dass die gesamte von Solarpanels abgegebene elektrische Energie auch verbraucht wird. In unserem Fall trift diese Annahme nicht unbedingt zu: Bei den größeren Solarpanels geht unter optimalen Wetterbedingungen eine Menge Energie verloren, da wir sie nicht speichern können.

Das Hosten der solarbetriebenen Version von Low-tech Magazine hat im Laufe eines Jahres soviel C02-Emissionen verursacht wie eine 50km lange Fahrt mit einem durchschnittlichen Auto.

Daher wählen wir einen anderen Ansatz: wir wandeln die Graue Energie unserer Komponenten in äquivalente Liter Dieselöl um (ein Liter Öl enthält 10kWh Primärenergie) und berechnen das Resultat aufgrund der CO2-Emissionen von Öl (ein Liter Dieselöl verursacht 3kg Treibhausgase, einschließlich seiner Gewinnung und Raffination). Hier rechnen wir mit ein, dass die meisten Solarpanels und Batterien heutzutage in China hergestellt werden, wo der Betrieb des Stromnetzes dreimal so kohlenstoffintensiv und 50% weniger effizient ist wie in Europa. ⁶

Das bedeutet, dass der Verbrauch fossiler Brennstoffe während des ersten Betriebsjahres der solarbetriebenen Version von Low-tech Magazine (mit 50W-Solarpanel und 86,4Wh-Batterie) drei Litern Öl beziehungsweise 9kg CO2-Emissionen entspricht - also etwa soviel wie eine 50km lange Fahrt mit einem durchschnittlichen europäischen Auto. Die Tabelle unten stellt die Ergebnisse für die anderen Konfigurationen dar:

Graue Energie in Öläquivalenten (l/Jahr) und Kohlenstoffemissionen (kg CO2/Jahr) für verschiedene Konfigurationen des Solarsystems*

	50W	30W	10W	5W
440Wh	5.05 L 15.14 kg	4.37 L 13.11 kg	n/a	n/a
168Wh	3.49 L 10.47 kg	2.81 L 8.44 kg	2.13 L 6.40 kg	n/a
86.4Wh	2.92 L 8.76 kg	2.24 L 6.71 kg	1.56 L 4.69 kg	1.39 L 4.18 kg
48Wh	2.80 L 8.41 kg	2.13 L 6.38 kg	1.45 L 4.34 kg	1.28 L 3.83 kg
24Wh	2.63 L 7.89 kg	1.98 L 5.94 kg	1.3 L 3.90 kg	1.13 L 3.39 kg
15.6Wh	2.62 L 7.85 kg	1.94 L 5.83 kg	1.26 L 3.79 kg	1.09 L 3.28 kg

Darin inbegriffen die Graue Energie von Laderegler und Webserver
“n/a” = das Solarpanel kann die Batterie in keiner Jahreszeit vollständig laden

Vergleich mit der Kohlenstoffintensität des Spanischen Elektrizitätsnetzes Berechnen wir nun die hypothetischen CO2-Emissionen, die entstünden, wenn wir unseren selbstgehosteten Webserver mit Strom aus dem Netz anstatt mit Solarstrom betrieben. In diesem Fall hängen die CO2-Emissionen vom Spanischen Stromnetz ab, welches tatsächlich eins der am wenigsten kohlenstoffintensiven in Europa ist, da ein hoher Anteil an erneuerbaren Energien und Atomenergie eingespeist wird (36,8% Erneuerbare und 22% Atomenergie während des Jahres 2019).

Im vergangenen Jahr nahm die Kohlenstoffintensität des Spanischen Elektrizitätsnetzes auf 162g CO2 pro Kilowattstunde Strom ab. Zum Vergleich - der entsprechende Durchschnittswert in Europa beträgt 300g pro kWh Strom. Im US-amerikanischen Stromnetz sind es 400g und im Chinesischen sogar 900g CO2 pro kWh Strom.

Wenn wir ausschließlich den operativen Energiebedarf unseres Servers betrachten, der während des ersten Jahres 9,53 kWh Strom betrug, hätten wir bei einem Betrieb im Spanischen Stromnetz 1,54kg CO2-Emissionen verursacht, verglichen mit drei bis 10kg in den von uns getesteten Konfigurationen. Das scheint darauf hinzuweisen, dass unser solarbetriebener Server keine gute Idee war, da selbst das kleinste Solarpanel zusammen mit der kleinsten Batterie noch mehr Kohlenstoffemissionen verursacht als der Betrieb am öffentlichen Stromnetz.

Wenn die Kohlenstoffintensität von Elektrizitätsnetzen angegeben wird, nimmt man die Graue Energie der Infrastruktur von erneuerbaren Energien mit Null an.

Wir würden in diesem Fall aber Äpfel mit Birnen vergleichen. Wir haben unsere Emissionen aufgrund der errechneten Grauen Energie unserer Geräte bestimmt. Wenn die Kohlenstoffintensität von Elektrizitätsnetzen angegeben wird, nimmt man die Graue Energie der Infrastruktur von erneuerbaren Energien mit Null an. Wenn wir die Kohlenstoffintensität unseres eigenen Inselnetzes auch so berechnet hätten, wäre sie auf diese Weise natürlich auch Null.

Wenn ein Stromnetz vor allem von fossilen Kraftwerken gespeist wird, kann es nachvollziehbar sein, der Infrastruktur des Netzes keine eigenen Emissionen (keine Graue Energie) zuzurechnen, da die Graue Energie der Netzinfrastruktur klein ist gegenüber den Emissionen der Kraftwerke, die ja laufend fossile Brennstoffe verfeuern. Wenn aber vor allem erneuerbare Energien eingespeist werden, ist das Gegenteil der Fall. Hier sind die operativen Kohlenstoffemissionen praktisch Null, aber bei der Errichtung und Wartung der Infrastruktur wird sehr wohl Energie verbraucht - eben die Graue Energie der Kraftwerke, Anlagen und Leitungen.

Um einen fairen Vergleich mit unserem solarbetriebenen Server anzustellen, müsste die Berechnung der Kohlenstoffintensität des Spanischen Stromnetzes eigentlich die Emissionen aus dem Bau und der Wartung der Kraftwerke, der Hochspannungsleitungen und des Verteilungsnetzes und auch die der großtechnischen Energiespeicherung (falls Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen dereinst verschwinden sollten) mit beinhalten. Natürlich hinge die Graue Energie all dieser Komponenten auch wiederum von der gewählten Verfügbarkeit des Netzes ab, genauso wie das im Kleinen für unser eigenes Inselnetz der Fall ist (siehe oben).

Mögliche Verbesserungen

Wir könnten die Nachhaltigkeit unserer solarbetriebenen Website noch auf viele Arten verbessern ohne ihre Verfügbarkeit zu verringern. Die Herstellung von Solarpanels und Batterien mit Strom aus dem Spanischen Stromnetz hätte in Bezug auf die Kohlenstoffemissionen die größte Wirkung, da der CO2-Fussabdruck unserer Konfiguration dann nur etwa ein Fünftel des heutigen Wertes betrüge. Was wir selbst tun können, ist den operativen Energieverbrauch des Servers zu verkleinern und die Effizienz der solaren Stromerzeugung zu erhöhen. Beides könnte uns erlauben, mit einem kleineren Solarpanel und einer kleineren Batterie auszukommen und dadurch Graue Energie zu verringern. Wir könnten auch auf eine andere Art der Energiespeicherung oder sogar eine andere Art der Energieerzeugung umsteigen.

der Server

Wir haben schon einige Änderungen umgesetzt, durch die der Server einen niedrigeren operativen Stromverbrauch hat. Wir fanden zum Beispiel heraus, dass mehr als die Hälfte des Datenverkehrs auf unserem Server (6,63 von 11,16 Terabyte über das Jahr gerechnet) mit einer einzelnen fehlerhaften RSS-Implementierung verursacht wurde, durch die unser Feed alle paar Minuten abgefragt wurde.

Eine Verringerung der Leistungsaufnahme von 0,19W summiert sich über 24h auf 4,56Wh - damit kann die Website mehr als zweieinhalb Stunden länger online bleiben.

Die Korrektur dieses Fehlers zusammen mit einigen anderen Anpassungen ließen die Leistungsaufnahme unseres Servers von 1,14W auf 0,95W sinken. Dieser Gewinn mag klein erscheinen, aber eine Verringerung der Leistungsaufnahme von 0,19W summiert sich über 24h auf 4,56Wh - damit kann die Website mehr als zweieinhalb Stunden länger online bleiben.

Effizienz des Systems

Im Laufe des ersten Jahres betrug die Effizienz unseres Systems nur 50%. Während des Ladens und Entladens der Batterie treten Verluste auf (etwa 22%). Dasselbe passiert bei der Spannungswandlung von 12V (der Ausgangsspannung des Solarsystems) zu 5V (der USB-Versorgungsspannung des Servers), wo die Verluste sich auf 28% summieren. Unser erster Spannungswandler war nicht besonders elegant (leider hat unser Solar-Laderegler keinen direkten USB-Ausgang), und wir könnten einen besseren bauen oder alternativ zu einer Solaranlage mit direktem 5V-Ausgang wechseln.

Energiespeicherung Um die Effizienz der Energiespeicherung zu erhöhen, könnten wir die Bleiakkus mit teureren Lithium-Ionen-Batterien ersetzen, welche niedrigere Lade-/Entladeverluste aufweisen (<10%) und gleichzeitig auch eine niedrigere Graue Energie haben. Mit höherer Wahrscheinlichkeit könnten wir uns aber vorstellen, zu einem kompakten Druckluftspeichersystem zu wechseln. Obwohl Niederdruck-Speichersysteme eine mit Bleiakkus vergleichbare Effizienz haben, ist ihre Graue Energie viel niedriger, weil ihre Lebensdauer erheblich höher ist (Jahrzehnte anstelle von Jahren).

Energiequelle

Um die Graue Energie unseres Systems zu verringern, könnten wir auch unsere Energiequelle wechseln. Die Erzeugung von Solarstrom hat verglichen mit Windkraft, Wasserkraft oder sogar dem Menschen als mechanischer Energiequelle sehr viel Graue Energie. Diese alternativen Energiequellen können schon mit wenig mehr als einem elektromechanischen Generator und einem Spannungsregler genutzt werden, und der Rest des Aufbaus könnte zum Beispiel aus Holz bestehen. Eine mit Wasserkraft betriebene Website würde keinen high-tech-Energiespeicher benötigen, sondern käme stattdessen mit einem kleinen Stauteich aus. In einem kalten Klima könnte man eine Website sogar mit einem thermoelektrischen Wandler betreiben, der an einem Holzofen montiert ist.

Heliostat

In einer Region mit regelmäßigen Winden oder gutem Potenzial für die Nutzung von Wasserkraft könnte man ein System mit deutlich niedrigerer Grauer Energie bauen, als uns das möglich war. Wenn der Autor sich nicht etwa entscheiden sollte diese Website mit Hand- oder Pedalbetrieb zu versorgen, hängen wir vermutlich weiter von Solarzellen ab. Die größte Verbesserung unter dieser Randbedingung wäre es vermutlich, die Solarpanel mit einem Heliostaten auszustatten, der sie automatisch nach dem Sonnenstand ausrichtet. Damit könnte die Energieerzeugung um bis zu 30% effektiver gemacht werden und uns eine höhere Verfügbarkeit und/oder die Verwendung eines kleineren Solarpanels erlauben.

Skalieren wir es hoch!

Schließlich könnte man die Nachhaltigkeit unseres Systems auch verbessern, indem man es hochskaliert: ein Server könnte mehrere Websites hosten; ein Solarsystem könnte mehrere (und/oder größere) Webserver versorgen. Eine solche Konfiguration könnte eine deutlich niedrigere Graue Energie aufweisen, als es ein eigentlich zu groß dimensioniertes System für eine einzelne Website allein kann.

Abbildung: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

Solarer Webhoster

Wenn wir den Balkon des Autors dieser Zeilen mit Solarpanels füllten und eine Firma für solares Webhosting gründeten, könnte die Graue Energie pro einzelnem Seitenaufruf signifikant sinken. Wir bräuchten nur einen Server für zahlreiche Websites und nur einen Laderegler für zahlreiche Solarpanels. Die Spannungswandlung wäre effizienter, und sowohl Solarenergie als auch Batterien würden von allen Websites geteilt, wodurch Skaleneffekte entstehen.

Hiermit beschreiben wir natürlich genau das Konzept eines Rechenzentrums. Obwohl wir keine Ambitionen haben so ein Geschäftsmodell zu betreiben, könnten andere diese Idee weiterführen: ein Rechenzentrum für Webhosting einrichten, welches genauso effizient wie jedes andere betrieben wird, aber in einem elektrischen Inselnetz und vollständig von erneuerbaren Energien versorgt wird, und das sich bei schlechtem Wetter abschaltet.

Mehr Websites

Unser Webserver ist tatsächlich leistungsfähig genug, um mehrere Websites zu hosten. Daher haben wir bereits einen kleinen Schritt in Richtung von Skaleneffekten unternommen, indem wir die Spanische) von Low-tech Magazine auf den solarbetriebenen Server verschoben haben.

Obwohl diese Änderung unseren operativen Stromverbrauch und möglicherweise auch unseren Verbrauch Grauer Energie erhöhen wird, haben wir damit andererseits auch anderswo gehostete Websites eliminiert. Wir müssen auch daran denken, dass die Besucherzahl von Low-tech Magazine in der Zukunft steigen könnte. Daher möchten wir energieeffizienter werden, um unseren ökologischen Fußabdruck mindestens konstant zu halten.

Server und Beleuchtung kombinieren

Skaleneffekte könnten auch erzielt werden, wenn noch einmal ganz anders gedacht wird. Der solarbetriebene Server ist ein Teil des Haushalts des Autors. Dieser Haushalt wird auch teilweise mit Solarenergie in einem Inselnetz versorgt. Wir konnten deswegen verschiedene Größen von Batterien und Solarpanels testen, da wir so die Möglichkeit hatten, sie einfach zwischen den verschiedenen Installationen in diesem Haushalt durchzutauschen.

Als wir den Server mit dem 50W-Panel versorgten, betrieb der Autor das Licht im Wohnzimmer mit einem 10W-Panel - und saß dementsprechend abends öfter im Dunkeln. Als wir umgekehrt den Server am 10W-Panel laufen ließen, war es andersherum: es gab mehr Licht im Haushalt, dafür aber eine niedrigere Verfügbarkeit des Servers.

Wenn das Wetter schlecht wird kann sich der Autor entscheiden die Lichter aus- und dafür den Server anzulassen - oder umgekehrt.

Nehmen wir an, dass wir sowohl das Licht als auch den Server an einer Solaranlage betreiben. Die Graue Energie wäre niedriger, wenn beide Systeme betrachtet werden, denn nur ein Laderegler ist für beide nötig. Außerdem könnte man so mit einer insgesamt kleineren Batteriekapazität und insgesamt kleineren Fläche von Solarpanels auskommen. Wenn das Wetter schlecht wird kann sich der Autor entscheiden die Lichter aus- und dafür den Server anzulassen - oder umgekehrt. Diese Flexibilität haben wir jetzt nicht, da der Server die einzige Last in seinem System ist und sein Energieverbrauch nicht auf einfache Weise angepasst werden kann.

Energieverbrauch im Netz

Soweit wir wissen, ist dies die erste Lebenszyklusanalyse einer Website die ausschließlich mit erneuerbarer Energie versorgt wird und die Graue Energie ihrer Infrastruktur zur Stromerzeugung und -Speicherung mit enthält. Natürlich ist das aber nicht der gesamte Energieverbrauch, der mit dieser Website zusammenhängt.

Es gibt auch noch die operative und Graue Energie der Infrastruktur des Netzwerks (darunter fällt unser Router, die Übertragungswege des Internets und das Mobilnetzwerk), sowie die operative und Graue Energie der Endgeräte, mit denen unsere Besucher auf unsere Website zugreifen: Smartphones, Tablets, Laptops und Desktop-PCs. Einige dieser Geräte haben relativ niedrigen operativen Energieverbrauch, aber alle haben eine begrenzte Lebensdauer und daher eine relativ hohe Graue Energie.

Der operative Energieverbrauch des Netzes besitzt einen Sockel (auch wenn keine Daten übertragen werden, wird noch Strom verbraucht), skaliert darüberhinaus aber mit dem Brutto-Datenverkehr, also den tatsächlich übertragenen Bits pro Zeit. Daher ist unsere sehr schlanke Website bei der Übertragung genauso effizient wie beim Hosting auf unserem eigenen Server. Wir haben aber wenig bis keinen Einfluss darauf, mit welchen Geräten die Menschen auf unsere Website zugreifen und sie anzeigen, und hier wirkt sich der direkte Vorteil unseres schlanken Webdesigns auch weniger aus als beim Hosting und bei der Übertragung. Zwar hat unsere Website im Prinzip das Potenzial, die Lebensdauer von Endgeräten zu verlängern, denn sie ist schlank genug, um auch auf alten Geräten noch gut auszusehen und schnell geladen zu werden. Leider wird unsere Website allein aber kaum dazu führen, dass die Menschen ihre Endgeräte länger behalten.

Sowohl das Netz als auch Endgeräte könnten ähnlich der solarbetriebenen Website neu gedacht werden.

Auch wenn wir uns diese Begrenzung klar machen, können wir aber sowohl die Netzinfrastruktur als auch Endgeräte ähnlich der Konzepte der solarbetriebenen Website neu denken. Sie könnten herunterskaliert und durch erneuerbare Energien und mit begrenzten Energiespeichern versorgt werden. Teile der Netzinfrastruktur könnten sich bei schlechtem Wetter abschalten; eine Email könnte von einem Gewitter in 3.000km Entfernung zeitweilig aufgehalten werden. Tatsächlich gibt es in manchen Ländern.

Man geht typisch davon aus, dass der gesamte Energieverbrauch des Internets ungefähr zwischen Servern, der Übertragungsinfrastruktur und den Endgeräten gleichverteilt ist (wenn man den operativen und auch den Verbrauch an Grauer Energie betrachtet). Daher können wir zum Schluss eine grobe Abschätzung machen, wie der gesamte Energieverbrauch dieser Website aussehen könnte, wenn das Internet wie oben beschrieben neu gedacht würde. Für unser ursprüngliches Setup mit 95,2% Verfügbarkeit wären das 87,6kWh äquivalenter Primärenergie, oder 9 Liter Öl beziehungsweise 27kg CO2-Emissionen pro Jahr. Die möglichen Verbesserungen, die wir oben ausgeführt haben, könnten diese Werte auch insgesamt weiter reduzieren helfen, denn bei dieser Abschätzung gehen wir ja davon aus, dass das gesamte Internet von solaren Inselnetzen auf Balkons versorgt wird… nur eben etwas größer dimensioniert.

Mit Dank an Kathy Vanhout, Adriana Parra und Gauthier Roussilhe

die Speicherkapazität für unser ursprüngliches Setup ist eine Schätzung. Tatsächlich haben wir während dieses Zeitraums den solar versorgten Server zusammen mit einem 24Wh (3,7V; 6,6A) LiPo-Akku betrieben und einen sehr alten Bleiakku von 84,4Wh zwischen den LiPo-Akku und den Laderegler gehängt, um beide Systeme kompatibel zu machen. Die Grenzspannung des Bleiakkus war im Sommer relativ hoch eingestellt (das bedeutete praktisch, dass wir das System fast nur mit dem LiPo-Akku versorgten) und im Winter niedriger (so dass der Bleiakku die Stromversorgung in den dunklen Stunden mittrug). Dieses relativ komplizierte Setup mussten wir deshalb wählen, da wir nur für den LiPo-Akku eine Ladestandsmessung durchführen konnten. Diese benötigten wir für unsere online-Batterieanzeige. Im November 2019 entwickelten wir unsere eigene Ladestandsanzeige für den Bleiakku, so dass wir den LiPo-Akku aus unserem System entfernen konnten. ↩︎
“Energy Analysis of Batteries in Photovoltaic systems. Part one (Performance and energy requirements)” (PDF) and “Part two (Energy Return Factors and Overall Battery Efficiencies)” (PDF). Energy Conversion and Management 46, 2005 ↩︎
Zhong, Shan, Pratiksha Rakhe, and Joshua M. Pearce. “Energy payback time of a solar photovoltaic powered waste plastic recyclebot system.” Recycling 2.2 (2017): 10. ↩︎
Es gibt nur wenig nutzbare Forschungsergebnisse zur Grauen Energie von Solar-Ladereglern. Die meisten Studien haben ihren Schwerpunkt auf großen photovoltaischen Systemen, bei denen die Graue Energie der Laderegler verglichen mit derjenigen der Solarpanels vernachlässigt werden können. Das brauchbarste Datum, welches wir fanden, gab einen Wert von 1 Megajoule pro Watt an, bezogen auf die Nennleistung des Ladereglers (Quelle: Kim, Bunthern, et al. “Life cycle assessment for a solar energy system based on reuse components for developing countries.” Journal of cleaner production 208 (2019): 1459-1468.). Für eine Nennleistung von 120W bedeutet das 120MJ oder 33,33kWh. Für die erwartete Lebensdauer fanden wir Werte von 7 Jahren und 12,5 Jahren (Quellen: einerseits dieselbe wie oben, und andererseits Kim, Bunthern, et al. “Second life of power supply unit as charge controller in PV system and environmental benefit assessment.” IECON 2016-42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. IEEE, 2016.). Wir entschieden, für unsere Berechnungen eine Lebensdauer von 10 Jahren anzunehmen. ↩︎
Es gibt unseres Wissens keine Forschungsergebnisse zur Grauen Energie unseres Webservers. Wir berechneten die Graue Energie ausgehend von der Lebenszyklusanalyse eines Smartphones (Quelle: rcan, Mine & Malmodin, Jens & Bergmark, Pernilla & Kimfalk, Emma & Nilsson, Ellinor. (2016). Life Cycle Assessment of a Smartphone 10.2991/ict4s-16.2016.15.). Wir wissen nicht, was die erwartete Lebensdauer des Servers ist, aber da unser Olimex für industriellen Einsatz gedacht ist (anders als zum Beispiel ein Raspberri Pi), gehen wir davon aus, dass wir wie beim Laderegler eine Lebensdauer von 10 Jahren annehmen können. ↩︎
De Decker, Kris. “How sustainable is solar PV power?”, Low-tech Magazine, May 2015. ↩︎

Wie baut man eine Low-tech Website?

Mon, 24 Sep 2018 00:00:00 +0000

Erster Prototyp des solarbetriebenen Servers, der die neue Website betreibt. Der Solarladeregler (auf der rechten Seite) versorgt den Server (auf der linken Seite) über ein USB-Kabel mit Strom.

Low-tech Magazine: Kindle version.

Low-tech Magazine wurde 2007 gegründet und hat sich seither kaum verändert. Da eine Neugestaltung der Website längst überfällig war — und weil wir versuchen mit gutem Beispiel voranzugehen — haben wir beschlossen, eine “low-tech”, selbst gehostete und solarbetriebene Version des Low-Tech-Magazins zu bauen. Der neue Blog soll den Energieverbrauch, der mit dem Zugriff auf unsere Inhalte einhergeht, radikal reduzieren.

Warum eine Low-tech Website?

Es hieß, das Internet würde die Gesellschaft “entmaterialisieren” und den Energieverbrauch senken. Entgegen dieser Erwartungen ist es selbst zu einem großen und schnell wachsenden Energieverbraucher geworden.

Um die negativen Folgen eines hohen Energieverbrauchs auszugleichen, wurden erneuerbare Energien als Mittel zur Senkung der Emissionen bei der Stromversorgung von Rechenzentren vorgeschlagen. Der jährliche ClickClean Report von Greenpeace beispielsweise erstellt eine Rangliste der großen Internetunternehmen auf der Grundlage ihrer Nutzung erneuerbarer Energiequellen.

Der Betrieb von Rechenzentren mit erneuerbaren Energien reicht jedoch nicht aus, um dem wachsenden Energiebedarf des Internets gerecht zu werden. Zunächst einmal verbraucht das Internet bereits dreimal mehr Energie, als alle Wind- und Sonnenenergiequellen weltweit bereitstellen können. Darüber hinaus benötigt die Herstellung und der regelmäßige Ersatz von Wind- und Solaranlagen ebenfalls Energie, was bedeutet, dass mit zunehmendem Datenverkehr auch die Nutzung fossiler Brennstoffe zunehmen wird.

Der Betrieb von Rechenzentren mit erneuerbaren Energien reicht nicht aus, um dem wachsenden Energiebedarf des Internets gerecht zu werden.

Und schließlich sind Sonnen- und Windenergie nicht immer verfügbar, was bedeutet, dass ein Internet auf Basis von Erneuerbaren auch das Speichern und/oder Übertragen von Elektrizität erfordern würde. Die Herstellung und der Ersatz solcher Infrastruktur ist ebenso von fossilen Brennstoffen abhängig. Websites mit erneuerbarer Energie zu betreiben, ist keine schlechte Idee, doch muss auch der Trend zum wachsenden Energieverbrauch beachtet werden.

Zum einen werden die Inhalte immer ressourcenintensiver. Dies hat viel mit der wachsenden Popularität von Videos zu tun, aber ein ähnlicher Trend lässt sich auch bei Websites beobachten. Die Größe der durchschnittlichen Webseite (definiert als die durchschnittliche Seitengröße der 500.000 beliebtesten Domains) stieg von 0,45 Megabyte (MB) im Jahr 2010 auf 1,7 Megabyte im Juni 2018. Bei mobilen Websites stieg das durchschnittliche “Seitengewicht” um das Zehnfache von 0,15 MB im Jahr 2011 auf 1,6 MB im Jahr 2018. Andere Quellen berichten unter Verwendung anderer Messmethoden von durchschnittlichen Seitengrößen von bis zu 2,9 MB im Jahr 2018.

Das Wachstum des Datenverkehrs übertrifft dabei die Fortschritte in der Energieeffizienz (die Energie, die für die Übertragung von 1 Megabyte Daten über das Internet benötigt wird), was zu einem immer höheren Energieverbrauch führt. “Schwerere” oder “größere” Websites erhöhen nicht nur den Energieverbrauch in der Netzwerkinfrastruktur, sondern verkürzen auch die Lebensdauer von Computern — denn größere Websites erfordern leistungsstärkere Computer, um auf sie zuzugreifen. Das bedeutet, dass mehr Computer hergestellt werden müssen, was ein sehr energieintensiver Prozess ist.

Immer online zu sein passt schlecht zu erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie, die nicht jederzeit verfügbar sind.

Ein zweiter Grund für den wachsenden Internet-Energieverbrauch ist, dass wir immer mehr Zeit online verbringen. Vor der Einführung von tragbaren Computergeräten und drahtlosem Netzwerkzugang waren wir nur dann mit dem Netzwerk verbunden, wenn wir im Büro, zu Hause oder in der Bibliothek Zugang zu einem Desktop-Computer hatten. Heute leben wir in einer Welt, in der wir, egal wo wir uns befinden, immer online sind, manchmal auch über mehr als ein Gerät gleichzeitig.

Der “Always-on”-Internetzugang wird von einem Cloud-Computing-Modell begleitet, das energieeffizientere Endgeräte auf Kosten des erhöhten Energieverbrauchs in Rechenzentren ermöglicht. Zunehmend erfordern Aktivitäten, die perfekt offline ablaufen könnten — wie zum Beispiel das Schreiben eines Dokuments, das Ausfüllen einer Tabellenkalkulation oder das Speichern von Daten — nun einen kontinuierlichen Netzwerkzugang. Dies lässt sich schlecht mit erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie kombinieren, die nicht immer verfügbar sind.

Low-tech Webdesign

Unser neues Konzept befasst sich mit diesen beiden Fragen. Dank eines “low-tech” Webdesigns ist es uns gelungen, die durchschnittliche Seitengröße des Blogs im Vergleich zum alten Design um das Fünffache zu verringern - und gleichzeitig die Website optisch attraktiver (und für mobilgeräte geeigneter) zu gestalten. Zweitens läuft unsere neue Website zu 100% mit Sonnenenergie, nicht nur als Lippenbekenntnis, sondern auch in der Realität: Sie verfügt über einen eigenen Energiespeicher und wird offline gehen, wenn es längere Zeit bewölkt ist.

Das Internet ist kein abstraktes Gebilde. Sein wachsender Energieverbrauch ist die Folge konkreter Entscheidungen, die von Softwareentwicklern, Webdesignern, Marketingabteilungen, Publishern und Internetnutzern getroffen werden. Mit einer schlanken, “off-the-grid” solarbetriebenen Website wollen wir zeigen, dass auch andere Entscheidungen getroffen werden können.

Mit 36 von etwa 100 Artikeln, die jetzt online sind, liegt das durchschnittliche Seitengewicht auf der solarbetriebenen Website etwa fünfmal unter dem des vorherigen Designs.

Zunächst einmal kehrt das neue Website-Design den Trend zu immer größeren Internetseiten um. Mit 36 von rund 100 Artikeln, die jetzt online sind, beträgt das durchschnittliche Seitenvolumen auf der solarbetriebenen Website 0,77 MB - etwa fünfmal weniger als beim vorherigen Design und weniger als die Hälfte der durchschnittlichen Seitengröße der 500.000 beliebtesten Blogs im Juni 2018.

Ein Speedtest der alten und neuen Low-Tech-Magazine Websites. Die Seitengröße ist sechsmal kleiner, die Anzahl der Anfragen ist um das Fünffache zurückgegangen und die Downloadgeschwindigkeit hat sich verzehnfacht. Man beachte, dass wir die Website nicht auf Geschwindigkeit, sondern auf niedrigen Energieverbrauch ausgelegt haben. Noch schneller wäre es, wenn der Server in einem Datenzentrum und/oder an einem zentraleren Ort in der Internet-Infrastruktur platziert würde. Quelle: Pingdom.

Im Folgenden sind einige der Designentscheidungen aufgeführt, die wir zur Reduzierung des Energieverbrauchs getroffen haben. Wir haben ein separates Dokument, mit Schwerpunkt auf dem Front-End-Bereich und eines mit Schwerpunkt auf dem Back-End-Bereich veröffentlicht. Wir haben auch den Quellcode für unser Website-Design veröffentlicht.

Statische Website

Eine der grundlegenden Entscheidungen, die wir getroffen haben, war eine statische Website zu bauen. Die meisten der heutigen Websites verwenden serverseitige Programmiersprachen, die die Website durch Abfragen einer Datenbank spontan generieren. Das bedeutet, dass jedes Mal, wenn jemand eine Webseite besucht, diese bei Bedarf generiert wird.

Dagegen wird eine statische Website einmal generiert und existiert als einfacher Satz von Dokumenten auf der Festplatte des Servers. Sie ist immer da - nicht nur, wenn jemand die Seite aufruft. Statische Websites basieren also auf der Speicherung von Dateien, während dynamische Websites auf wiederkehrenden Berechnungen beruhen. Statische Websites benötigen daher weniger Rechenleistung und damit weniger Energie.

Die Wahl einer statischen Website bietet die Möglichkeit, die Seite auf kostengünstige Weise von unserem Heimbüro in Barcelona aus zu bedienen. Das Gleiche mit einer datenbankbasierten Website zu tun, wäre fast unmöglich, weil es zu viel Energie erfordern würde. Es wäre auch ein großes Sicherheitsrisiko. Obwohl ein Webserver mit einer statischen Website gehackt werden kann, gibt es wesentlich weniger Angriffswege, und der Schaden lässt sich leichter beheben.

Bilder mit Dithering

Die größte Herausforderung bestand darin, die Seitengröße zu reduzieren, ohne die Website weniger attraktiv zu machen. Da Bilder den größten Teil der Bandbreite beanspruchen, wäre es einfach, sehr kleine Seitengrößen und einen geringeren Energieverbrauch zu erreichen, indem man Bilder weglässt, deren Menge reduziert oder sie viel kleiner macht. Abbildungen machen jedoch einen wesentlichen Teil des Low-tech-Magazins aus, und die Seite wäre ohne sie nicht dieselbe.

Durch Dithering können wir Bilder zehnmal ressourcensparender gestalten, auch wenn sie viel größer als auf der alten Website dargestellt werden.

Stattdessen haben wir uns für eine veraltete Methode der Bildkomprimierung entschieden, das so genannte “Dithering”. Die Anzahl der Farben in einem Bild, kombiniert mit dem Dateiformat und der Auflösung, beeinflusst die Größe eines Bildes. Anstatt hochauflösende vollfarbige Bilder zu verwenden, haben wir uns daher dafür entschieden, alle Bilder in Schwarzweiß mit vier Graustufen zu konvertieren.

Ein Bild unseres Servers mit Dithering.

Diese Schwarz-Weiß-Bilder werden dann entsprechend der jeweiligen Inhaltskategorie über die nativen Bildbearbeitungsfunktionen des Browsers eingefärbt. Mit diesem Dithering-Plugin komprimiert, tragen die in den Artikeln enthaltenen Bilder viel weniger zur Größe des Inhalts bei: Im Vergleich zur alten Website sind die Bilder etwa zehnmal weniger ressourcenintensiv.

Standardschriftart / Kein Logo

Alle geladenen Ressourcen, einschließlich Schriftarten und Logos, sind eine zusätzliche Anforderung an den Server, die Speicherplatz und Energieverbrauch erfordert. Daher lädt unsere neue Website keine individuelle Schriftart und entfernt die Schriftfamilien-Deklaration, was bedeutet, dass Besucher die Standardschriftart ihres Browsers sehen.

Beim Logo verfolgen wir einen ähnlichen Ansatz. Eigentlich hatte das Low-tech-Magazin nie ein echtes Logo, sondern nur ein Banner mit einem Speer, der als Low-Tech-Waffe gegen die vorherrschenden High-Tech-Ansprüche gehalten wurde. Anstelle eines entworfenen Logos, das die Produktion und den Vertrieb maßgeschneiderter Schriften und Bilder erfordern würde, besteht die neue Identität des Low-tech-Magazins aus einer einzigen typografischen Geste: der Verwendung des Linkspfeils anstelle des Bindestrichs im Namen des Blogs: LOW←TECH MAGAZIN.

Kein Tracking durch Dritte, keine Werbedienstleistungen, keine Cookies

Webanalysesoftware wie Google Analytics erfasst, was auf einer Website geschieht — welche Seiten am häufigsten aufgerufen werden, woher die Besucher kommen und so weiter. Diese Dienste sind beliebt, weil nur wenige Menschen selbst ihre Website hosten. Der Austausch dieser Daten zwischen dem Server und dem Computer des Webmasters erzeugt jedoch zusätzlichen Datenverkehr und damit Energieaufwand.

Mit einem selbst gehosteten Server können wir diese Messungen auf ein und demselben Rechner durchführen und ansehen: Jeder Webserver erzeugt Logs von dem, was auf dem Computer passiert. Diese (anonymen) Logs werden nur von uns eingesehen und nicht zur Erstellung von Besucherprofilen verwendet.

Bei einem selbst gehosteten Server sind keine Nachverfolgung durch Dritte und keine Cookies erforderlich.

Das Low-tech Magazine betreibt Google Adsense-Anzeigen seit Beginn im Jahr 2007. Obwohl diese eine wichtige finanzielle Ressource zur Aufrechterhaltung des Blogs darstellen, haben sie zwei wichtige Nachteile: Die erste ist der Energieverbrauch: Werbedienste erhöhen den Datenverkehr und damit den Energieverbrauch.

Zweitens sammelt Google Informationen von den Besuchern des Blogs, was uns zwingt, umfangreiche Datenschutzerklärungen und Cookie-Warnungen zu erstellen - die ebenfalls Daten verbrauchen und die Besucher irritieren. Deshalb ersetzen wir Adsense durch andere Finanzierungsmöglichkeiten (mehr dazu weiter unten). Wir verwenden keinerlei Cookies.

Wie oft wird die Website offline gehen?

Nicht wenige Webhosting-Unternehmen behaupten, dass ihre Server mit erneuerbarer Energie betrieben werden. Doch selbst wenn sie tatsächlich Solarstrom vor Ort erzeugen und nicht nur den Stromverbrauch aus fossilen Brennstoffen durch das Pflanzen von Bäumen oder Ähnlichem “ausgleichen”, sind ihre Websites immer online.

Das bedeutet, dass sie entweder ein riesiges Batteriespeichersystem vor Ort haben (was ihre Stromversorgung nicht nachhaltig macht), oder dass sie sich auf Netzstrom verlassen, wenn es einen Mangel an Solarstrom gibt (was bedeutet, dass sie nicht wirklich mit 100 % Solarstrom laufen).

Das 50W Solarpanel. Darüber ein 10W-Panel für ein Beleuchtungssystem.

Im Gegensatz dazu läuft diese Website auf einem netzunabhängigen Solarsystem mit eigenem Energiespeicher und wird bei anhaltend bewölktem Wetter offline gehen. Eine Zuverlässigkeit von weniger als 100% ist für die Nachhaltigkeit eines autarken Solarsystems unerlässlich, da ab einem bestimmten Punkt die Energie aus fossilen Brennstoffen, die für die Herstellung und den Austausch der Batterien verbraucht wird, höher ist als die fossile Energie, die von den Solarmodulen vermieden wird.

Wie oft die Website offline gehen wird, ist noch offen. Der Webserver wird jetzt von einem neuen 50W Solarmodul und einer zwei Jahre alten 12V 7Ah Blei-Säure-Batterie gespeist. Da das Solarmodul morgens im Schatten liegt, erhält es nur 4 bis 6 Stunden pro Tag direktes Sonnenlicht. Unter optimalen Bedingungen erzeugt das Solarmodul somit 6 Stunden x 50 Watt = 300 Wh Strom.

Der Webserver verbraucht zwischen 1 und 2,5 Watt Leistung (abhängig von der Anzahl der Besucher), was bedeutet, dass er zwischen 24 Wh und 60 Wh Strom pro Tag benötigt. Unter optimalen Bedingungen sollte also genügend Energie vorhanden sein, um den Webserver 24 Stunden pro Tag am Laufen zu halten. Überschüssige Energieproduktion kann für Haushaltsanwendungen genutzt werden.

Wir gehen davon aus, dass die Website ein oder zwei Tage lang bei schlechtem Wetter online bleiben wird, danach wird sie offline gehen.

Folglich kann der solarbetriebene Server bei schlechtem Wetter für ein oder zwei Tage online bleiben, aber nicht für länger. Dies sind allerdings nur Schätzungen, und wir können bei Bedarf im Herbst eine zweite 7-Ah-Batterie hinzufügen. Wir peilen eine “Uptime” von 90% an, was bedeutet, dass die Website durchschnittlich 35 Tage pro Jahr offline sein wird.

Erster Prototyp mit Blei-Säure-Batterie (12V 7Ah) linksund Li-Po USV-Akku (3,7V 6600mA) auf der rechten Seite. Der Blei-Säure-Akku liefert den Großteil der Energiespeicherung, während der Li-Po-Akku das Herunterfahren des Servers ohne Beschädigung der Hardware ermöglicht (er wird durch einen viel kleineren Li-Po-Akku ersetzt).

Wann ist der beste Zeitpunkt für einen Besuch?

Die Erreichbarkeit dieser Website hängt vom Wetter in Barcelona in Spanien ab, wo sich der solarbetriebene Webserver befindet. Um den Besuchern zu helfen, ihren Besuch des Low-tech Magazins zu “planen”, geben wir einige Hinweise.

Um den Besuchern zu helfen, ihren Besuch des Low-tech Magazins zu “planen”, geben wir einige Hinweise.

Eine Batterieanzeige liefert wichtige Informationen, da sie dem Besucher zeigen könnte, dass der Blog in Kürze heruntergefahren wird — oder dass es gerade “sicher” ist, ihn zu lesen.

Die Hintergrundfarbe des Layouts zeigt die Kapazität der solargeladenen Batterie, die den Server der Website mit Strom versorgt. Eine sinkende Höhe zeigt an, dass es Nacht geworden ist oder dass das Wetter schlecht ist.

Zusätzlich zum Batteriestand sind weitere Informationen über den Website-Server auf einem Statistik-Dashboard sichtbar. Dies beinhaltet kontextbezogene Informationen über den Standort des Servers: Uhrzeit, momentane Wetterlage, aktuelle Vorhersage und die Zeitspanne seit dem letzten Herunterfahren des Servers wegen zu geringer Stromzufuhr.

Update April 2019: Um das Low-tech Magazine wetterunabhängig lesen zu können, haben wir mehrere optionen verfügbar erhältlich). Die Bücher basieren auf denselben elektronischen Dokumenten, auf denen auch die solarbetriebene Website basiert.

Hardware und Software

Wir haben zwei zusätzliche Artikel mit ausführlichen technischen Informationen geschrieben: How to build a low-tech website: software and hardware, der sich auf das Back-End konzentriert, und How to Build a Low-tech Website: Design Techniques and Process, der sich auf das Front-End konzentriert.

SERVER: Diese Website läuft auf einem Olimex A20 Computer. Er hat 2 Ghz Rechenleistung, 1 GB RAM und 16 GB Speicherplatz. Der Server zieht 1 - 2,5 Watt Strom.

SERVER-SOFTWARE: Auf dem Webserver läuft Armbian Stretch, ein auf Debian basierendes Betriebssystem, das um den SUNXI-Kernel herum aufgebaut ist. Wir haben technische Dokumentation zur Konfiguration des Webservers geschrieben.

DESIGN-SOFTWARE: Die Website wurde mit Pelican, einem Generator für statische Websites, erstellt. Wir haben den Quellcode für ‘solar’, das von uns entwickelte Pelican-Theme, veröffentlicht.

INTERNET-ANBINDUNG. Der Server ist mit einer 100 MBps-Glasfaser-Internetverbindung verbunden. So haben wir den Router konfiguriert. Im Moment wird der Router mit Netzstrom betrieben und benötigt 10 Watt Leistung. Wir überlegen noch, wie wir den energiehungrigen Router durch einen effizienteren ersetzen können, der auch mit Solarstrom betrieben werden kann.

SOLAR-PV-SYSTEM. Der Server läuft mit einem 50W Solarpanel und einer 12V 7Ah Blei-Säure-Batterie. Wir sind jedoch noch dabei, das System zu verkleinern und experimentieren mit verschiedenen Kombinationen. Die PV-Anlage wird von einem 20A-Solarladeregler gesteuert.

Was passiert mit der alten Website?

Das solarbetriebene Low-tech Magazine ist eine fortlaufende Entwicklung. Vorerst bleibt das netzbetriebene Low-tech Magazine online. Die Leser werden ermutigt, die solarbetriebene Website zu besuchen, wenn sie verfügbar ist. Was später passiert, ist noch nicht sicher. Es gibt mehrere Möglichkeiten, aber vieles wird von den Erfahrungen mit dem solarbetriebenen Server abhängen.

Kann ich helfen?

Ja, kannst du.

Zum einen suchen wir nach Ideen und Feedback, um die Website weiter zu verbessern und ihren Energieverbrauch zu reduzieren. Wir werden das Projekt ausführlich dokumentieren, damit auch andere Low-Tech-Websites bauen können. Um einen Kommentar zu hinterlassen, schreib eine E-Mail an solar (at) lowtechmagazine (dot) com.

Andererseits hoffen wir auf Leute, die dieses Projekt mit einem finanziellen Beitrag unterstützen. Werbanzeigen, die das Low-tech Magazine seit seinem Start im Jahr 2007 unterhalten haben, sind mit unserem schlanken Web-Design nicht kompatibel. Daher suchen wir nach anderen Möglichkeiten, die Website zu finanzieren:

Wir bieten Print-on-Demand Ausgaben des Blogs. Mit diesen Büchern, kannst du das Low-tech Magazine auf Papier lesen, am Strand, in der Sonne — wann und wo immer du willst.

Du kannst uns unterstützen via PayPal, Patreon und LiberaPay.

Der solarbetriebene Server ist eine Zusammenarbeit von Kris De Decker, Roel Roscam Abbing, und Marie Otsuka. Die Webseite auf Papier wird produziert von Lauren Campbell.