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Reconstruire un site web alimenté par l'énergie solaire

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

Une capture d’écran du fichier markdown de cette page.

Au cours des derniers mois, nous avons travaillé à la transition de notre site web solaire d’un générateur de site statique (Pelican) à un autre (Hugo). La plupart des lecteurs ne remarqueront pas tout de suite ces changements, car nous n’avons pas apporté d’ajustements majeurs au design. Néanmoins, la nouvelle plateforme nous a permis d’aborder certains problèmes sur la base des commentaires que nous avons reçus au fil des ans.

Le nouveau site web à énergie solaire a été conçu par Marie Otsuka et Roel Roscam Abbing, les mêmes personnes qui étaient à l’origine de la première version. Marie Verdeil nous a aidés tout au long du processus et a coordonné la migration du site web.

Changement de plateforme

Le site web solaire original, lancé en 2018, fonctionnait avec un générateur de site statique appelé Pelican. Bien que cela reste un bon choix pour un site web relativement petit, la version solaire de Low-tech Magazine s’est considérablement développée au fil du temps. Au départ, elle ne présentait qu’une sélection du site web en anglais, mais elle s’est développée au fil du temps pour contenir non seulement davantage d’articles en anglais, mais aussi des traductions dans plus de cinq autres langues. L’organisation des articles et la publication des modifications sur un site web aussi gros étaient devenues un processus fastidieux. Par exemple, il fallait plus d’une heure pour régénérer le site à la suite de modifications, même si nous n’avions ajouté qu’un seul commentaire.

Hugo est un générateur de site statique écrit dans un langage de programmation plus rapide. Dans Pelican, la plupart des fonctionnalités dont nous avions besoin pour le site web, telles que la prise en charge de plusieurs langues et la compression d’images, étaient fournies sous la forme de plugins de qualité variable. Cela a conduit à des limitations au fil du temps. Avec Hugo, ces fonctionnalités sont mieux prises en charge dès le départ car elles sont au cœur du projet. En passant à Hugo, nous avons réussi à réduire le temps de génération sur le serveur de plus d’une heure à environ douze minutes. Sur un ordinateur portable moderne, la différence se situe entre plusieurs minutes et plusieurs secondes de génération. Cette différence de temps signifie également une différence dans la consommation d’énergie sur le serveur.

Outre la création plus rapide de sites web, Hugo permet une meilleure organisation du contenu et une plus grande souplesse dans la définition des catégories pour l’affichage de ce contenu. Cela nous a permis, par exemple, de créer des pages dédiées aux différents contributeurs et traducteurs du magazine. Cependant, bien que les deux projets utilisent des posts écrits en Markdown, la migration de tout le contenu de Pelican vers Hugo a été une tâche qui a pris beaucoup de temps. A la fois à cause de différences subtiles dans le format des métadonnées des articles et parce que notre configuration Hugo nécessite ses propres shortcodes pour permettre l’affichage d’images, de légendes et de liens. Nous avons converti la majorité des articles d’une plateforme à l’autre à l’aide d’un script personnalisé, mais il a fallu encore deux mois pour égaliser et réparer manuellement les incohérences dans le contenu.

Modification du design

Compteur de batterie

La nouvelle plateforme nous a permis d’aborder deux problèmes de conception qui revenaient régulièrement dans les commentaires au cours des dernières années. Le premier concerne le compteur de batterie, qui reflète l’état de la batterie de notre configuration de server hors réseau. Certaines personnes trouvaient qu’il interférait avec la lecture d’articles, en particulier lorsqu’il se trouvait à mi-chemin de la page. Le compteur de batterie reste un élément essentiel de notre conception, puisqu’il révéle l’infrastructure matérielle qui soutient le site web. Ainsi, il reste désormais en haut de la page et ne se déplace plus au fur et à mesure que l’on fait défiler un article en interférant avec le texte.

Les images

La deuxième amélioration majeure concerne les images. La compression d’image par tramage (ndlt: la technique s’appelle « tramage ordonné ou tramage de Bayer ») fonctionne très bien pour de nombreuses images, et rend même les images en noir et blanc plus attrayantes. Cependant, certaines images perdent en clarté. C’est notamment le cas des graphiques, qui peuvent devenir illisibles s’ils n’ont pas été conçus en tenant compte de la compression. Pour d’autres images, les couleurs transmettent des informations qui sont perdues dans le processus de tramage.

La nouvelle conception permet au visiteur de désactiver la compression tramée des images individuellement, révélant ainsi la photo ou l’illustration originale. Ces images originales que nous montrons sont compressées de manière conventionnelle et sont légèrement plus lourdes que les images tramées. Le fait de les révéler augmente donc la charge sur notre serveur. Il reste à voir comment cela influencera la consommation d’énergie et le temps de fonctionnement du site web solaire.

En outre, les images ne sont plus en plein écran, ce qui est particulièrement avantageux lorsque le site est consulté sur un grand écran d’ordinateur.

Code source

Comme c’était le cas avec le thème Pelican original, nous publions le thème Hugo en tant que logiciel Libre. Le thème web solaire original et les plugins restent disponibles, mais ne sont plus mis à jour ni maintenus.

Faire fonctionner le magazine Low-tech sur un seul site web

Cette refonte majeure est l’avant-dernière étape vers le fonctionnement de Low-tech Magazine sur un seul site web (alimenté à l’énergie solaire). En effet, depuis le lancement du site solaire en 2018, l’ancien site web (en anglais) est resté en ligne et à jour. Cette situation est gênante pour plusieurs raisons.

Tout d’abord, maintenir en ligne deux sites web au contenu identique n’est pas conforme à notre objectif de réduire l’empreinte écologique du magazine. D’autant plus que le site original - un site dynamique hébergé sur la plateforme de blogs TypePad - n’est pas léger. Un deuxième site web fonctionnant sur le réseau électrique va également à l’encontre de l’objectif de mise hors ligne en cas de mauvais temps - l’ancien site web reste en ligne quel que soit la météo. Deuxièmement, la nécessité de mettre à jour deux sites web implique beaucoup de travail supplémentaire qu’il vaudrait mieux consacrer à la rédaction et à la recherche. La mise en page de chaque article doit être faite deux fois, sur des plateformes différentes. Les commentaires et les modifications apportées aux articles doivent également être mis à jour sur deux plateformes.

La qualité supérieure des images était l’une des principales raisons de maintenir l’ancien site à jour. Maintenant que les images originales peuvent être consultées sur le site web à énergie solaire, nous arrêtons la mise à jour de l’ancien site Typepad. Désormais, le nouveau contenu (y compris les commentaires sur les anciens articles) n’apparaît que sur le site alimenté par l’énergie solaire. Le site TypePad restera en ligne jusqu’à l’été, lorsque nous prévoyons de déplacer la partie des archives qui n’a pas encore été convertie au format web statique. Il s’agit principalement d’articles et de pages datant des premiers jours.

Pour la plupart des autres langues (y compris le français), le passage au site web alimenté par énergie solaire a déjà été effectué et les sites web d’origine ont été fermés. La seule exception est le site web original en néerlandais, qui n’est plus mis à jour mais reste en ligne (également hébergé chez TypePad) pour que les articles plus anciens restent accessibles. En raison du grand nombre d’articles originaux sur le site néerlandophone, il sera le dernier site web original à disparaître, si tant est qu’il disparaisse. Il possède toujours le design original de 2007.

Facilité d’utilisation

Le nouveau design solaire n’apporte que des avantages aux lecteurs de Low-tech Magazine. Cependant, du côté de l’édition, le bilan est moins positif. Un plus grand confort d’utilisation pour les visiteurs s’est faite (en partie) au détriment d’une moins grande facilité d’utilisation pour l’auteur. Les shortcodes utilisés par Hugo sont beaucoup plus compliqués que la syntaxe utilisée par Pelican, ce qui augmente le temps nécessaire à la mise en page d’un article. Cela annule en partie le temps gagné en n’ayant plus à mettre à jour le second site web.

Les sites web statiques sont beaucoup plus économes en énergie que les sites web dynamiques. Toutefois, les générateurs de sites statiques ont encore un long chemin à parcourir en termes de faclilité d’usage avant de devenir plus courants et de concurrencer des outils tels que WordPress. Au cours des cinq années qui se sont écoulées entre notre première version et celle-ci, nous avons été surpris de constater qu’aucune application robuste et facile d’utilisation pour les générateurs de sites statiques n’est apparue pour remplacer notre flux de travail actuel. Plusieurs projets existent, mais ils dépendent tous de services propriétaires (et/ou) hébergés sur des clouds. Une interface graphique utilisable pour les générateurs de sites statiques est encore l’endroit où des contributions clés à ce domaine peuvent être faites. Dans les mois à venir, nous essaierons d’améliorer les choses du côté de la publication, et comme toujours, vos commentaires et suggestions sont les bienvenus. N’hésitez pas à nous faire part des bugs ou des incohérences qui nous ont échappés lors de la migration. Merci à tous ceux qui ont soutenu ce projet au fil des ans.

Kris De Decker, Marie Otsuka, Roel Roscam Abbing, Marie Verdeil

Un site Web à énergie solaire est-il durable?

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

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

Notre site web auto-hébergé, alimenté à l’énergie solaire et hors-réseau (off-grid) fonctionne depuis 15 mois maintenant. Dans cet article, nous présentons ses mesures d’énergie et de disponibilité et calculons l’énergie grise de notre configuration. Sur la base de ces résultats, l’équilibre optimal entre la soutenabilité et la disponibilité du serveur est considéré, et les améliorations possibles sont présentées.

Disponibilité, consommation électrique, efficacité du système

Disponibilité en ligne et énergie grise ?

Durée de disponibilité et taille de la batterie

Durée de disponibilité et taille des panneaux solaires

Énergie grise pour différentes tailles de panneaux solaires et batteries

Émissions de CO2 : un site web à énergie solaire est-il durable ?

Améliorations possibles

Voyons plus grand !

Consommation d’énergie sur le réseau

Introduction

En septembre 2018, Low-tech Magazine a lancé un nouveau site visant à réduire radicalement la consommation d’énergie et les émissions carbone associées à l’accès de son contenu. La consommation d’énergie sur Internet croît rapidement en raison à la fois de l’augmentation des débits de données (le contenu en ligne devient “plus lourd”) et de l’augmentation du temps passé en ligne (surtout depuis l’arrivée de l’informatique mobile et de l’Internet sans fil).

Notre site Web à énergie solaire s’oppose à ces tendances. Pour réduire la consommation d’énergie bien en deçà de celle d’un site Web moyen, nous avons opté pour une conception Web basique, en utilisant un site Web statique au lieu d’un système de gestion de contenu basé sur une base de données. Pour réduire la consommation d’énergie associée à la production du panneau solaire et de la batterie, nous avons choisi une configuration minimale et accepté que le site web soit indisponible lorsque le temps est mauvais.

Disponibilité, consommation électrique, efficacité du système

Disponibilité

Notre site internet alimenté à l’énergie solaire se déconnecte lorsque le temps est nuageux, mais à quelle fréquence ? Pendant une période d’environ un an (351 jours, du 12 décembre 2018 au 28 novembre 2019), le site a été disponible 95,26 % du temps. Cela signifie que nous avons été hors ligne dû au mauvais temps pendant 399 heures.

En ignorant les deux derniers mois, notre temps de disponibilité atteint 98,2 %, avec un temps d’arrêt de seulement 152 heures. La disponibilité a chuté à 80 % au cours des deux derniers mois, lorsqu’une mise à niveau logicielle a augmenté la consommation d’énergie du serveur. Le site Web a été hors ligne pendant au moins quelques heures chaque nuit.

Consommation électrique et efficacité du système

Regardons l’électricité utilisée par notre serveur (la consommation d’énergie « opérationnelle »). Nous avons relevé des mesures du serveur et du contrôleur de charge solaire, dont la comparaison révèle l’inefficacité du système. Sur une période d’environ un an (du 3 décembre 2018 au 24 novembre 2019), la consommation électrique de notre serveur a été de 9,53 kilowattheures (kWh). Nous avons mesuré des pertes importantes dans le système solaire photovoltaïque dues aux conversions de tension et aux pertes de charge/décharge dans la batterie. Le contrôleur de charge solaire a enregistré une consommation d’électricité annuelle de 18,10 kWh, ce qui signifie que l’efficacité du système atteint environ 50 %.

Consommation d’énergie par visiteur

Au cours de la période d’étude, notre site Web à énergie solaire a reçu 865 000 visiteurs différents. En incluant toutes les pertes d’énergie dans l’installation solaire, la consommation d’électricité par visiteur unique est alors de 0,021 watt-heure. Un kilowattheure d’électricité solaire peut ainsi desservir près de 50 000 visiteurs différents, et un watt-heure d’électricité peut en desservir environ 50. Il s’agit uniquement d’énergie renouvelable et, en tant que telles, il n’y a pas d’émissions carbone directement associées.

Un kilowattheure d’électricité solaire peut desservir près de 50 000 visiteurs différents

Disponibilité en ligne et énergie grise

L’histoire se termine souvent ici quand les énergies renouvelables sont présentées comme une solution à la demande croissante d’énergie d’Internet. Lorsque les chercheurs examinent la consommation énergétique des centres de données, ceux-là même qui hébergent le contenu accessible sur Internet, ils ne prennent jamais en compte l’énergie nécessaire pour construire et entretenir les infrastructures qui alimentent ces centres de données.

Ce n’est pas le cas avec un site Web auto-hébergé alimenté par une installation solaire photovoltaïque hors-réseau. Le panneau solaire, la batterie et le contrôleur de charge solaire sont des éléments tout aussi essentiels que le serveur lui-même. Par conséquent, l’utilisation d’énergie pour l’exploitation des ressources et la fabrication de ces composants – l’« énergie grise » – doit également être prise en compte.

Ci-dessus, une représentation simple de notre système. La conversion de tension (entre le contrôleur de charge 12 V et le serveur 5 V) et le compteur de batterie (entre le serveur et la batterie) sont manquants. Illustration : [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

Malheureusement, la majeure partie de cette énergie provient de combustibles fossiles, soit sous forme de diesel (extraction des matières premières et transport des composants), soit sous forme d’électricité générée principalement par des centrales électriques à combustibles fossiles (comme la plupart des procédés de fabrication).

Le dimensionnement de la batterie et du panneau solaire est un compromis entre disponibilité et durabilité

L’énergie grise de notre configuration est principalement déterminée par la taille de la batterie et du panneau solaire. Dans le même temps, elles déterminent aussi la fréquence à laquelle le site Web sera en ligne (le « temps de disponibilité »). Par conséquent, dimensionner la batterie et le panneau solaire est aussi un compromis entre disponibilité et durabilité. Pour trouver l’équilibre optimal, nous avons fait fonctionner (et continuons de faire fonctionner) notre système avec différentes combinaisons de panneaux solaires et batteries. La disponibilité et l’énergie grise sont également déterminées par les conditions météorologiques locales, de sorte que les résultats que nous présentons ici ne sont valables que pour notre emplacement (le balcon du logement de l’auteur, près de Barcelone, Espagne).

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

Durée de disponibilité et taille de la batterie

La capacité de stockage de la batterie détermine combien de temps le site Web peut fonctionner sans être alimenté par le Soleil. Un minimum de stockage d’énergie est nécessaire pour passer la nuit, tandis qu’un stockage supplémentaire peut compenser une période de conversion d’énergie solaire faible (ou même nulle) pendant la journée. Les batteries se détériorent avec l’âge, il est donc préférable de commencer avec plus de capacité que ce qui est réellement nécessaire, sous peine de devoir les remplacer assez rapidement.

Plus de 90 % de disponibilité

Tout d’abord, calculons le stockage d’énergie minimum nécessaire pour maintenir le site Web en ligne pendant la nuit, à condition qu’il fasse beau, que la batterie soit neuve et que le panneau solaire soit suffisamment grand pour charger complètement la batterie. Notre serveur Web utilisait 1,97 watts d’électricité pendant la première année, incluant toutes les pertes d’énergie dans l’installation solaire. Pendant la nuit la plus courte de l’année (8h50, le 21 juin), 17,40 wattheures de capacité de stockage ont été nécessaire, et 29,19 Wh pendant la nuit la plus longue (14h49, le 21 décembre).

Stockage d’énergie minimum requis pour maintenir le site Web en ligne pendant la nuit *

Mois	Jour	Nuit	Stockage
21 Sep 2018	12 h 13 min	11 h 47 min	23.21 Wh
21 Oct 2018	10 h 52 min	13 h 8 min	25.87 Wh
21 Nov 2018	9 h 41 min	14 h 19 min	28.2 Wh
21 Dec 2018	9 h 11 min	14 h 49 min	29.1 Wh
21 Jan 2019	9 h 41 min	14 h 19 min	28.2 Wh
21 Fev 2019	10 h 53 min	13 h 7 min	25.84 Wh
21 Mar 2019	12 h 13 min	11 h 47 min	23.22 Wh
21 Avr 2019	13 h 34 min	10 h 26 min	20.55 Wh
21 Mai 2019	14 h 41 min	9 h 19 min	18.35 Wh
21 Juin 2019	15 h 10 min	8 h 50 min	17.4 Wh
21 Juil 2019	14 h 43 min	9 h 17 min	18.29 Wh
21 Aou 2019	13 h 36 min	10 h 24 min	20.49 Wh

Localisation: Barcelone
Considérant que le temps est nuageux
Wh = Watt-heure

Parce que les batteries au plomb doivent jamais être déchargées à moins de la moitié de leur capacité de charge, le serveur à énergie solaire requiert une batterie au plomb de 60 Wh pour passer les nuits les plus courtes lorsque les conditions solaires sont optimales (2 x 29,19 Wh). Pendant la majeure partie de l’année, nous avons fait fonctionner le système avec un stockage d’énergie légèrement plus important (jusqu’à 86,4 Wh) et un panneau solaire de 50 W, et avons atteint un temps de disponibilité de 95 - 98 % comme mentionné ci-dessus. ¹

Un temps de disponibilité de 100 % ?

Une plus grosse batterie permettrait au site Web de fonctionner même pendant de longues périodes de mauvais temps, à condition encore une fois que le panneau solaire soit suffisamment grand pour charger complètement la batterie. Pour compenser un jour de très mauvais temps (pas de production d’électricité importante), nous avons besoin de 47,28 wattheures (24h x 1,97 watts) de capacité de stockage.

Du 1er décembre 2019 au 12 janvier 2020, nous avons combiné le panneau solaire de 50 W avec une batterie de 168 watts-heure, qui a une capacité de stockage réelle de 84 watts-heure. Il s’agit d’un espace de stockage suffisant pour que le site Web fonctionne pendant deux nuits et un jour. Même si nous avons testé cette configuration pendant la période la plus sombre de l’année, la météo a été relativement bonne et le temps de disponibilité a atteint 100 %.

Cependant, pour assurer une disponibilité de 100 % sur plusieurs années, il faudrait plus de stockage d’énergie. Pour maintenir le site Web en ligne pendant quatre jours de production d’électricité faible ou nulle, nous aurions besoin d’une batterie au plomb-acide de 440 watts-heure – la taille d’une batterie de voiture. Nous incluons cette configuration, qui représente l’approche conventionnelle de l’énergie solaire hors réseau.

< 90 % de disponibilité

Nous avons également pris en compte le cas des batteries trop petites pour faire tenir le site Web pendant la nuit la plus courte de l’année : 48 Wh, 24 Wh et 15,6 Wh (avec des capacités effectives de stockage de 24 Wh, 12 Wh et 7,8 Wh, respectivement). Cette dernière est la plus petite batterie au plomb disponible dans le commerce.

Un site Web qui se déconnecte le soir pourrait être une option intéressante pour une publication en ligne locale anticipant un trafic assez faible après minuit.

S’il fait beau, la batterie plomb-acide de 48 Wh assure le fonctionnement du serveur pendant la nuit de mars à septembre. La batterie au plomb de 24 Wh peut maintenir le site Web en ligne pendant 6 heures maximum, ce qui signifie que le serveur sera hors ligne chaque nuit de l’année, mais à des heures différentes selon la saison.

Enfin, la batterie de 15,6 Wh maintient le site Web en ligne pendant seulement quatre heures lorsqu’il n’y a pas de soleil. Même s’il fait beau, le serveur cessera de fonctionner vers 1h du matin en été et vers 21h en hiver. La disponibilité maximale avec la plus petite batterie serait d’environ 50 %, et en pratique plus faible en raison des nuages et de la pluie. Un site Web qui se déconnecte le soir pourrait être une option intéressante pour une publication en ligne locale avec un faible trafic prévu après minuit. Cependant, étant donné que le lectorat de Low-tech Magazine est réparti de façon quasi-égale entre l’Europe et les États-Unis, ce n’est pas une option attrayante. Si le site Web tombe en panne tous les soirs, nos lecteurs américains ne pourraient y accéder que le matin.

Temps de disponibilité attendus par type de batterie sur une charge complète

Batterie	Disponibilité
440 Wh	Le site Web supporte 4 jours de mauvais temps
168 Wh	Le site Web supporte 1 jour de mauvais temps
86.4 Wh	Le site Web passe la nuit s’il fait beau
48 Wh	Le site Web se déconnecte plusieurs nuits de l’année
24 Wh	Le site Web se déconnecte toutes les nuits
15.6 Wh	Le site Web se déconnecte toutes les nuits

Durée de disponibilité et taille des panneaux solaires

La disponibilité du site Web alimenté à l’énergie solaire n’est pas seulement déterminée par la batterie, mais également par le panneau solaire, en particulier en cas d’intempéries. Plus le panneau solaire est grand, plus il chargera la batterie rapidement, et moins d’heures de soleil seront nécessaires pour faire fonctionner le site toute la nuit. Par exemple, avec le panneau solaire de 50 W, quelques heures de plein soleil suffisent pour recharger complètement la plupart des batteries.

Si on remplace cependant le panneau solaire de 50 W par un panneau solaire de 10 W, le système a besoin d’au moins 5,5 heures pour charger la batterie de 86,4 Wh dans des conditions optimales (2 W pour faire fonctionner le serveur, 8 W pour charger la batterie). Si le panneau solaire de 10 W est associé à une batterie au plomb plus grande de 168 Wh, il a besoin de 10,5 heures de plein soleil pour recharger complètement la batterie, ce qui n’est possible que de février à novembre.

Un panneau solaire plus grand augmente les chances que le site Web reste en ligne, même lorsque les conditions météorologiques ne sont pas optimales.

Temps nuageux

Un panneau solaire plus grand est tout aussi avantageux par temps nuageux. Les nuages peuvent réduire la production d’énergie solaire, de 0 à 90 % de la capacité maximale selon l’épaisseur de la couverture nuageuse. Si un panneau solaire de 50 watts ne produit que 10 % de sa capacité maximale (5 W), c’est quand même suffisant pour faire fonctionner le serveur (2 W) et charger la batterie (3 W).

Cependant, un panneau solaire de 10 W ne produisant qu’à 10 % de sa capacité est juste suffisant pour alimenter le serveur, sans pouvoir charger la batterie. Nous avons fait fonctionner le site Web sur un panneau de 10 W du 12 au 21 janvier 2020, et il est rapidement inopérant lorsque la météo ne fut pas bonne. Nous alimentons maintenant le site Web avec un panneau solaire de 30 W (et une batterie stockant 168 Wh).

Un panneau solaire de 5 W – le plus petit panneau solaire de 12 V disponible dans le commerce – serait le minimum absolu pour faire fonctionner notre site Web. Mais il ne pourra alimenter le serveur (2 W) et charger la batterie (3 W) que dans des conditions optimales, et faire fonctionner le site Web toute la nuit que si la durée du jour est suffisamment longue. Puisque les panneaux solaires ne produisent que rarement à leur capacité maximale, le site Web ne serait en ligne que lorsque le soleil brille.

Même si combiner petit panneau solaire et grande batterie donne la même énergie grise que combiner grand panneau solaire et petite batterie, chaque configuration donnée aura des caractéristiques très différentes. En général, il est préférable d’opter pour un panneau solaire plus grand et une batterie plus petite, car cette combinaison augmente la durée de vie de la batterie - les batteries au plomb devant être chargées complètement de temps en temps pour ne pas perdre leur capacité de stockage.

Heures d’ensoleillement nécessaires pour charger complètement chaque batterie, selon la taille du panneau solaire.*

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

En supposant une moyenne de 75 % du max de production d’électricité, 15 % de pertes de charge et 50 % de taux de décharge.

Énergie grise pour différentes tailles de panneaux solaires et batteries

Il faut 1,03 mégajoule (MJ) pour produire 1 watt-heure de capacité de batterie au plomb ² et 3 514 MJ d’énergie pour produire 1 m² de panneau solaire. ³ Dans le tableau ci-dessous, nous présentons l’énergie grise pour différentes tailles de batteries et de panneaux solaires, puis calculons l’énergie grise par année, sur la base d’une espérance de vie de 5 ans pour les batteries et de 25 ans pour les panneaux solaires. Les valeurs sont converties en kilowattheures par an et se réfèrent à l’énergie primaire et non à l’électricité.

Un site Web alimenté à l’énergie solaire a également besoin d’un contrôleur de charge, et bien-sûr d’un serveur Web. L’énergie grise de ces composants reste la même, quelle que soit la taille du panneau solaire ou de la batterie. L’énergie grise annuelle est basée sur une espérance de vie de 10 ans. ⁴⁵

Énergie grise des différents composants (par année en fonctionnement)

Batterie *	Energie grise
Batterie 440 Wh	25.17 kWh/an
Batterie 168 Wh	9.60 kWh/ an
Batterie 86.4 Wh	3.91 kWh/an
Batterie 48 Wh	2.75 kWh/an
Batterie 24 Wh	1.27 kWh/an
Batterie 15.6 Wh	0.89 kWh/an

Calculé pour une espérance de vie de 5 ans
kWh/an = énergie primaire

Panneau solaire*	Énergie grise
Panneau solaire 50 W	16,96 kWh/an
Panneau solaire 30 W	10,20 kWh/an
Panneau solaire 10 W	3,40 kWh/an
Panneau solaire 5 W	1,70 kWh/an

Calculé sur une espérance de vie de 25 ans
kWh/an = énergie primaire

Autres composants*	Énergie grise
Contrôleur de charge solaire	3.33 kWh/an
Serveur	5.00 kWh/an

Calculé sur une espérance de vie de 10 ans
kWh/an = énergie primaire

Nous avons maintenant toutes les données pour calculer l’énergie grise totale pour chaque combinaison de panneaux solaires et de batteries. Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous. L’énergie grise varie d’un facteur cinq selon la configuration : de 10,92 kWh d’énergie primaire par an pour la combinaison « plus petit panneau solaire (5W) - plus petite batterie (15,6 Wh) » à 50,46 kWh d’énergie primaire par an pour la combinaison « plus grand panneau solaire (50 W) - plus grande batterie (440Wh) ».

Énergie grise par an pour différentes installations solaires *

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

Comprend l’énergie grise du serveur et du contrôleur de charge
kWh/an = énergie primaire
n/a = Le panneau solaire est incapable de charger complètement la batterie, quelle que soit la saison.

En divisant ces résultats par le nombre de visiteurs différents par an (865 000), nous obtenons la consommation d’énergie grise par visiteur unique sur notre site Web. Pour notre configuration d’origine avec une disponibilité de 95 - 98 % (panneau solaire de 50 W, batterie de 86,4 Wh), la consommation d’énergie primaire par visiteur unique est de 0,03 Wh. Ce résultat serait assez similaire pour les autres configurations ayant un temps de disponibilité inférieur, car bien que l’énergie grise soit plus faible, le nombre de visiteurs différents l’est également.

Émissions de CO2 : un site web à énergie solaire est-il durable ?

Émissions de carbone du site web à énergie solaire

Maintenant que nous avons calculé l’énergie grise de différentes configurations, nous pouvons calculer leurs émissions carbones. On ne peut pas comparer l’empreinte environnementale du site Web à énergie solaire avec celle de l’ancien site Web, celui-ci étant hébergé ailleurs, ni mesurer sa consommation d’énergie. Ce que nous pouvons comparer c’est le site Web à énergie solaire et une configuration similaire auto-hébergée fonctionnant sur le réseau électrique. Cela nous permet d’évaluer la (non)-soutenabilité du fonctionnement du nouveau site Web.

Les analyses du cycle de vie des panneaux solaires ne sont pas très utiles pour calculer les émissions de CO2 de nos composants car elles partent du principe que toute l’énergie produite par les panneaux est utilisée. Ce n’est pas nécessairement vrai dans notre cas : les panneaux solaires plus gros gaspillent beaucoup d’énergie solaire dans des conditions météorologiques optimales.

Héberger le Low-tech Magazine à l’énergie solaire pendant un an a produit autant d’émissions que parcourir 50 km avec une voiture standard.

Nous adoptons donc une autre approche : nous convertissons l’énergie grise de nos composants en litres de pétrole (1 litre de pétrole correspond à 10 kWh d’énergie primaire) et calculons le résultat sur la base des émissions de CO2 du pétrole (1 litre de pétrole produit 3 kg de gaz à effet de serre, extraction et raffinage compris). On tient compte du fait que la plupart des panneaux solaires et des batteries sont maintenant produits en Chine - où le réseau électrique est trois fois plus carboné et 50 % plus énergivore qu’en Europe. ⁶

Cela signifie que l’hébergement du Low-tech Magazine solaire (panneau de 50 W, batterie de 86,4 Wh, au cours de la première année) correspond en termes de combustibles fossiles à 3 litres de pétrole et 9 kg d’émissions carbone - autant qu’une voiture européenne moyenne parcourant 50 km. Voici les résultats pour les autres configurations :

Énergie grise en équivalents pétrole (L/an) et émissions de carbone (kg/an) pour différentes installations solaires*

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

Comprend l’énergie grise du serveur et du contrôleur de charge
n/a = Le panneau solaire ne peut pas charger complètement la batterie, quelle que soit la saison.

Comparaison avec l’intensité carbone du réseau électrique espagnol

Calculons maintenant les émissions de CO2 pour un serveur Web auto-hébergé alimenté par le réseau électrique et non à l’énergie solaire. Les émissions de CO2 dans ce cas dépendent du réseau électrique espagnol, qui se trouve être l’un des moins carboné d’Europe en raison de sa part élevée en énergie renouvelable et nucléaire (respectivement 36,8 % et 22 % en 2019).

En 2019, l’intensité carbone du réseau électrique espagnol est tombée à 162 g de CO2 par kWh d’électricité. À titre de comparaison, l’intensité carbone moyenne en Europe est d’environ 300g/kWh, tandis que les intensités carbones des réseaux électriques américain et chinois sont respectivement de plus de 400g et 900g de CO2 par kWh d’électricité.

En regardant simplement l’électricité que notre serveur a utilisé, soit 9,53 kWh au cours de la première année, il aurait émis 1,54 kg d’émissions de CO2 sur le réseau électrique espagnol, contre 3 à 10 kg pour les configurations à énergie solaire que nous avons testées. Cela semble indiquer que notre serveur solaire est en fait une fausse bonne idée, car même le plus petit panneau solaire avec la plus petite batterie génèrent plus d’émissions carbone que le réseau électrique standard.

Lorsque l’intensité carbone du réseau électrique est mesurée, l’énergie grise de l’infrastructure d’énergie renouvelable n’est pas prise en compte.

Cependant, c’est comparer des pommes et des oranges. Nous avons calculé nos émissions sur la base de l’énergie grise de notre installation. Or, lorsque l’intensité carbone du réseau électrique espagnol est mesurée, l’énergie grise de l’infrastructure d’énergie renouvelable n’est pas prise en compte. Si nous calculions notre intensité carbone de cette manière, on arriverait aussi à zéro.

Ignorer les émissions carbone intrinsèques de l’infrastructure électrique est raisonnable lorsque le réseau est alimenté par des centrales électriques à combustibles fossiles, car les émissions carbone pour construire cette infrastructure sont très faibles par rapport aux émissions carbone du carburant brûlé. Cependant, c’est l’inverse pour les sources d’énergie renouvelables, où les émissions carbone opérationnelles sont presque nulles, le carbone étant émis lors de la production des centrales elles-mêmes.

Pour avoir une comparaison correcte avec notre serveur solaire, le calcul de l’intensité carbone du réseau électrique espagnol devrait prendre en compte les émissions dues à la construction et à l’entretien des centrales électriques, des lignes de transmission et - si les centrales électriques à combustibles fossiles devaient à terme disparaître – rajouter le stockage d’énergie. Bien sûr, en fin de compte, l’énergie grise de tous ces composants dépendrait de ce qu’on vise en termes de durée de disponibilité du site Web.

Améliorations possibles

Il existe de nombreuses façons d’améliorer la soutenabilité de notre site Web solaire tout en maintenant la même disponibilité. La production de panneaux solaires et de batteries utilisant l’électricité du réseau espagnol aurait le plus gros impact en matière de réduction des émissions : l’empreinte carbone de notre configuration serait ainsi environ 5 fois plus faible à ce qu’elle est actuellement.

Ce que nous pouvons faire de notre côté c’est aussi réduire l’énergie que consomme le serveur et améliorer l’efficacité du système de l’installation solaire photovoltaïque. Les deux nous permettraient de faire fonctionner le serveur avec une batterie et un panneau solaire plus petits, réduisant ainsi l’énergie grise. On pourrait aussi passer à un autre type de stockage d’énergie, ou même à un autre type de source d’énergie.

Le serveur

Nous avons déjà apporté quelques modifications ayant entraîné une réduction de l’énergie que le serveur consomme. Par exemple, nous avons découvert que plus de la moitié du trafic de données total sur notre serveur (6,63 sur 11,16 To) était causé par une seule implémentation RSS défectueuse qui tirait du jus toutes les deux minutes.

Une différence de consommation d’énergie de 0,19 watts s’élève à 4,56 watts-heure sur 24 heures, ce qui signifie que le site Web peut rester en ligne plus de 2,5 heures supplémentaires.

La correction de ce problème ainsi que d’autres modifications ont réduit la consommation électrique du serveur (hors pertes d’énergie) de 1,14 watts à environ 0,95 watts. Le gain peut sembler faible, mais une différence de consommation d’énergie de 0,19 watts s’élève à 4,56 watts-heure sur 24 heures, ce qui signifie que le site Web peut rester en ligne plus de 2,5 heures supplémentaires.

Efficacité du système

Au cours de la première année, l’efficacité du système n’a été que de 50 %. Des pertes d’énergie ont été enregistrées lors de la charge et de la décharge de la batterie (22 %), ainsi que lors de la conversion de tension 12 V (système photovoltaïque solaire) vers 5 V (connexion USB), où les pertes s’élèvaient à 28 %. Le convertisseur de tension initial que nous avions construit était assez sous-optimal (notre contrôleur de charge solaire n’a pas de connexion USB intégrée) : on pourrait ainsi en construire un meilleur, ou passer à une installation solaire photovoltaïque 5 V.

Stockage d’énergie

Pour augmenter l’efficacité du stockage d’énergie, nous pourrions remplacer les batteries au plomb par des batteries lithium-ion plus chères, mais avec des pertes de charge/décharge plus faibles (<10%) et une énergie grise plus faible. Il est plus probable que nous passions en fin de compte à un système de stockage d’énergie plus « poétique » fonctionnant à air comprimé (CAES). Bien que les systèmes CAES basse pression aient une efficacité similaire à celle des batteries au plomb, ils ont une énergie grise beaucoup plus faible en raison de leur longue espérance de vie (atteignant des décennies et non des années).

Source d’énergie

Une autre façon de réduire l’énergie grise est de changer de source d’énergie renouvelable. L’énergie solaire photovoltaïque a une énergie grise élevée par rapport à des alternatives telles que le vent, l’eau ou l’énergie humaine. Ces sources d’énergie pourraient être récoltées avec un peu plus qu’un générateur et un régulateur de tension - car le reste de la centrale pourrait être construit en bois. De plus, un site Web alimenté par un système hydraulique ne nécessiterait pas de stockage d’énergie pointe. Si vous êtes dans un climat froid, vous pouvez même faire fonctionner votre site Web sur la chaleur d’un poêle à bois, à l’aide d’un générateur thermoélectrique.

Traqueur solaire

Les personnes qui disposent d’un bon approvisionnement en énergie éolienne ou hydraulique pourraient construire un système avec une énergie grise plus faible que le nôtre. Cependant, à moins que l’auteur ne commence à alimenter son site Web avec la force de ses bras ou de ses jambes, nous sommes quasiment contraints à utiliser le solaire. La meilleure amélioration que nous pourrions apporter serait d’ajouter un traqueur solaire pour que le panneau suive le soleil, ce qui pourrait augmenter la production d’électricité jusqu’à + 30 % et ainsi d’obtenir une meilleure disponibilité avec un panneau plus petit.

Voyons plus grand !

Un dernier moyen d’améliorer la soutenabilité de notre système serait de le faire évoluer : exécuter davantage de sites Web sur un serveur, et exécuter plus de serveurs (et plus gros) sur un système solaire photovoltaïque. Cette configuration aurait une énergie grise beaucoup plus faible que les systèmes standards, qui sont surdimensionné pour chaque site Web seul.

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

Société d’hébergement de sites web solaires

Si nous devions remplir le balcon de l’auteur de panneaux solaires et lancer une société d’hébergement de sites Web solaires, l’énergie grise par visiteur unique diminuerait considérablement. Nous n’aurions besoin que d’un seul serveur pour plusieurs sites Web et d’un seul contrôleur de charge solaire pour plusieurs panneaux solaires. La conversion de tension serait plus économe en énergie et l’énergie solaire et la batterie pourraient être partagées par tous les sites Web, ce qui entraînerait des économies d’échelle.

Bien sûr, c’est le concept même du data center, et bien que nous n’ayons pas l’ambition de démarrer une telle entreprise, d’autres pourraient faire cheminer cette idée : aller vers un data center qui fonctionnerait aussi efficacement que n’importe quel autre data center d’aujourd’hui, mais qui serait alimenté aux énergies renouvelables et se déconnecterait lorsque la météo est mauvaise.

Ajouter plus de sites web

Ayant constaté que la capacité de notre serveur est suffisamment grande pour héberger davantage de sites Web, nous avons commencé à aller vers des économies d’échelle en déplaçant les versions espagnole et française du Low-tech Magazine) sur le serveur solaire (ainsi que certaines autres traductions).

Bien que cette décision augmente notre consommation d’énergie de fonctionnement mais aussi potentiellement d’énergie grise, nous éliminons en même temps d’autres sites Web hébergés ailleurs. Nous devons également garder à l’esprit que le nombre de visiteurs uniques du Low-tech Magazine pourrait augmenter à l’avenir : nous devons donc continuer à être plus efficients énergétiquement, simplement pour maintenir une faible empreinte environnementale.

Combiner serveur et éclairage

Une autre façon de réaliser des économies d’échelle serait bien plus radicale. Le serveur à énergie solaire est en effet situé au foyer de l’auteur, qui est aussi en partie alimenté par de l’énergie solaire hors réseau. Nous pourrions tester différentes tailles de batteries et de panneaux solaires - simplement en échangeant des composants entre les installations solaires.

Lorsque nous faisions fonctionner le serveur sur un panneau de 50 W, l’auteur faisait fonctionner les lumières du salon sur un panneau de 10 W – et restait souvent assis dans le noir. En branchant le serveur sur le panneau de 10 W, c’était l’inverse : il y avait plus de lumière dans la maison, au détriment d’une disponibilité plus faible du serveur.

En cas de mauvais temps, l’auteur peut décider de ne pas utiliser les lumières et de maintenir le serveur en ligne – ou l’inverse

SI nous alimentons à la fois les lumières et le serveur sur un seul et même système solaire photovoltaïque, cela réduirait l’énergie grise des deux systèmes, car un seul contrôleur de charge solaire serait nécessaire. De plus, on pourrait utiliser une batterie et un panneau solaire beaucoup plus petits (par rapport au cas de deux systèmes distincts), car si le temps se gâte, l’auteur pourrait décider de ne pas utiliser les lumières et de garder le serveur en ligne - ou l’inverse. Cette flexibilité n’est pas disponible actuellement, car le serveur est la seule charge et sa consommation d’énergie ne peut être facilement ajustée.

Consommation d’énergie sur le réseau

C’est la première fois à notre connaissance qu’une analyse de cycle de vie d’un site Web fonctionnant entièrement aux énergies renouvelables - incluant l’énergie grise de son système d’alimentation et de l’infrastructure de stockage d’énergie - est réalisée. Cependant, il ne s’agit bien entendu pas de la consommation totale d’énergie associée à ce site Web.

Il y a aussi l’énergie grise et opérationnelle de l’infrastructure réseau (qui comprend notre routeur, le réseau principal d’Internet et le réseau de téléphonie mobile), et l’énergie grise et opérationnelle des appareils que nos visiteurs utilisent pour accéder à notre site Web : smartphones, tablettes, ordinateurs portables, ordinateurs de bureau. Certains d’entre eux consomment peu d’énergie en fonctionnement, mais ils ont tous une durée de vie très limitée et donc une énergie grise élevée.

La consommation d’énergie dans le réseau est directement liée au débit du trafic de données qui le traverse, de sorte que notre site Web peu gourmand est tout aussi efficace sur le réseau de communication que sur notre serveur. Cependant, nous avons très peu d’influence sur les appareils que les gens utilisent pour accéder à notre site Web et l’avantage direct de notre conception est beaucoup plus faible pour cela que sur le réseau. Par exemple, notre site Web a le potentiel d’augmenter la durée de vie des ordinateurs, car il est suffisamment léger pour être accessible sur de très vieilles machines. Malheureusement, il n’incitera pas les gens à utiliser leur ordinateur plus longtemps.

L’infrastructure réseau ainsi que les terminaux pourraient être repensés sur le modèle du site Web solaire.

Cela dit, à la fois l’infrastructure réseau et les terminaux (appareils utilisateurs) pourraient être réimaginés sur le modèle du site Web solaire – c’est-à-dire à échelle réduite et alimenté par des sources d’énergie renouvelables avec un stockage d’énergie limité. Certaines parties de l’infrastructure réseau pourraient être déconnectées si la météo locale est mauvaise et votre courriel pourrait être temporairement stocké dû à une tempête à 3 000 km de là. Ce type d’infrastructure réseau existe réellement dans certains pays et ces réseaux ont en partie inspir" notre sute Web à energie solaire. Les terminaux pourraient aussi avoir une faible consommation énergétique et une longue durée de vie.

Étant donné que la consommation totale d’énergie d’Internet est généralement mesurée comme étant répartie à peu près également sur le trio serveurs, réseau et terminaux (comprenant tous la fabrication des appareils), nous pouvons faire une estimation approximative de l’énergie totale que ce site Web consommerait sur un Internet repensé. Pour notre configuration d’origine avec 95,2 % de disponibilité, cela représenterait 87,6 kWh d’énergie primaire, ce qui correspond à 9 litres de pétrole et 27 kg de CO2 par an. Les améliorations que nous avons décrites précédemment pourraient encore faire baisser ces chiffres car, dans ce calcul, tout Internet est alimenté par des systèmes solaires photovoltaïques surdimensionnés logés sur des balcons.

Merci à Kathy Vanhout, Adriana Parra et Gauthier Roussilhe.

La capacité de stockage de notre configuration d’origine est une estimation. En réalité, pendant cette période, nous avons fait fonctionner le serveur solaire sur une batterie LiPo de 24 Wh (3,7 V, 6,6 A) et avons placé une très vieille batterie au plomb-acide de 84,4 watts-heure entre le LiPo et le contrôleur de charge solaire pour rendre les deux systèmes compatibles. La tension de coupure de la batterie plomb-acide était réglée très haut en été (ce qui signifie que le système ne fonctionnait que sur le LiPo) mais plus basse en hiver (de sorte qu’une partie de la batterie plomb-acide fournissait une part du stockage d’énergie). Cette configuration compliquée était entièrement due au fait que nous pouvions uniquement mesurer la capacité de stockage de la batterie LiPo - nécessaire pour afficher notre indicateur de batterie en ligne. En novembre 2019, nous avons développé notre propre indicateur de charge de batterie au plomb, ce qui a permis d’éliminer le LiPo de notre configuration. ↩︎
“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. ↩︎
Il existe peu de recherches utiles sur l’énergie grise des contrôleurs de charge solaire. La plupart des études se concentrent sur les grands systèmes solaires photovoltaïques, dans lesquels l’énergie grise du contrôleur de charge est négligeable. Le résultat le plus utile que nous ayons trouvé était une valeur de 1 MJ/W, estimée sur la taille du contrôleur : 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. Pour une capacité de 120W, cela revient à 120 MJ, soit 33,33 kWh. Pour l’espérance de vie, nous avons trouvé des valeurs de 7 ans et 12,5 ans : même référence, et 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. Nous avons décidé de faire le calcul sur la base d’une espérance de vie de 10 ans. ↩︎
Il n’y a aucune recherche publiée sur l’énergie grise de notre serveur. Nous avons calculé l’énergie grise sur la base d’une analyse de cycle de vie d’un smartphone : Ercan, Mine & Malmodin, Jens & Bergmark, Pernilla & Kimfalk, Emma & Nilsson, Ellinor. (2016). Life Cycle Assessment of a Smartphone. 10.2991/ict4s-16.2016.15. Nous n’avons aucune idée de la durée de vie attendue du serveur, mais comme notre Olimex est destiné à un usage industriel (contrairement au Raspberry Pi), nous supposons une espérance de vie de 10 ans, tout comme le contrôleur de charge. ↩︎
De Decker, Kris. “How sustainable is solar PV power?”, Low-tech Magazine, May 2015. ↩︎

Comment créer un site web basse technologie

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

Premier prototype du serveur alimenté à l’énergie solaire sur lequel tourne le nouveau site.

La traduction a paru premièrement ici, sur le website du Framasoft.

Pourquoi un site web basse technologie ?

On nous avait dit qu’Internet permettrait de « dématérialiser » la société et réduire la consommation d’énergie. Contrairement à cette projection, Internet est en fait lui-même devenu un gros consommateur d’énergie de plus en plus vorace. Selon les dernières estimations, le réseau tout entier représente 10 % de la consommation mondiale d’électricité et la quantité de données échangées double tous les deux ans.

Pour éviter les conséquences négatives d’une consommation énergivore, les énergies renouvelables seraient un moyen de diminuer les émissions des centres de données. Par exemple, le rapport annuel ClickClean de Greenpeace classe les grandes entreprises liées à Internet en fonction de leur consommation d’énergies renouvelables.

Cependant, faire fonctionner des centres de données avec des sources d’énergie renouvelables ne suffit pas à compenser la consommation d’énergie croissante d’Internet. Pour commencer, Internet utilise déjà plus d’énergie que l’ensemble des énergies solaire et éolienne mondiales. De plus, la réalisation et le remplacement de ces centrales électriques d’énergies renouvelables nécessitent également de l’énergie, donc si le flux de données continue d’augmenter, alors la consommation d’énergies fossiles aussi.

Faire fonctionner les centres de données avec des sources d’énergie renouvelables ne suffit pas à combler la consommation d’énergie croissante d’Internet.

Enfin, les énergies solaire et éolienne ne sont pas toujours disponibles, ce qui veut dire qu’un Internet fonctionnant à l’aide d’énergies renouvelables nécessiterait une infrastructure pour le stockage de l’énergie et/ou pour son transport, ce qui dépend aussi des énergies fossiles pour sa production et son remplacement. Alimenter les sites web avec de l’énergie renouvelable n’est pas une mauvaise idée, mais la tendance vers l’augmentation de la consommation d’énergie doit aussi être traitée.

Tout d’abord, le contenu consomme de plus en plus de ressources. Cela a beaucoup à voir avec l’importance croissante de la vidéo, mais une tendance similaire peut s’observer sur les sites web. La taille moyenne d’une page web (établie selon les pages des 500 000 domaines les plus populaires) est passée de 0,45 mégaoctets en 2010 à 1,7 mégaoctets en juin 2018. Pour les sites mobiles, le poids moyen d’une page a décuplé, passant de 0,15 Mo en 2011 à 1,6 Mo en 2018. En utilisant une méthode différente, d’autres sources évoquent une moyenne autour de 2,9 Mo en 2018.

La croissance du transport de données surpasse les avancées en matière d’efficacité énergétique (l’énergie requise pour transférer 1 mégaoctet de données sur Internet), ce qui engendre toujours plus de consommation d’énergie. Des sites plus « lourds » ou plus « gros » ne font pas qu’augmenter la consommation d’énergie sur l’infrastructure du réseau, ils raccourcissent aussi la durée de vie des ordinateurs, car des sites plus lourds nécessitent des ordinateurs plus puissants pour y accéder. Ce qui veut dire que davantage d’ordinateurs ont besoin d’être fabriqués, une production très coûteuse en énergie.

Être toujours en ligne ne fait pas bon ménage avec des sources d’énergies renouvelables telles que l’éolien ou le solaire, qui ne sont pas toujours disponibles.

La deuxième raison de l’augmentation de la consommation énergétique d’Internet est que nous passons de plus en plus de temps en ligne. Avant l’arrivée des ordinateurs portables et du Wi-Fi, nous n’étions connectés au réseau que lorsque nous avions accès à un ordinateur fixe au bureau, à la maison ou à la bibliothèque. Nous vivons maintenant dans un monde où quel que soit l’endroit où nous nous trouvons, nous sommes toujours en ligne, y compris, parfois, sur plusieurs appareils à la fois.

Un accès Internet en mode « toujours en ligne » va de pair avec un modèle d’informatique en nuage, permettant des appareils plus économes en énergie pour les utilisateurs au prix d’une dépense plus importante d’énergie dans des centres de données. De plus en plus d’activités qui peuvent très bien se dérouler hors-ligne nécessitent désormais un accès Internet en continu, comme écrire un document, remplir une feuille de calcul ou stocker des données. Tout ceci ne fait pas bon ménage avec des sources d’énergies renouvelables telles que l’éolien ou le solaire, qui ne sont pas disponibles en permanence.

Conception d’un site internet basse technologie

La nouvelle mouture de notre site répond à ces deux problématiques. Grâce à une conception simplifiée de notre site internet, nous avons réussi à diviser par cinq la taille moyenne des pages du blog par rapport à l’ancienne version, tout en rendant le site internet plus agréable visuellement (et plus adapté aux mobiles). Deuxièmement, notre nouveau site est alimenté à 100 % par l’énergie solaire, non pas en théorie, mais en pratique : il a son propre stockage d’énergie et sera hors-ligne lorsque le temps sera couvert de manière prolongée.

Internet n’est pas une entité autonome. Sa consommation grandissante d’énergie est la résultante de décisions prises par des développeurs logiciels, des concepteurs de site internet, des départements marketing, des annonceurs et des utilisateurs d’internet. Avec un site internet poids plume alimenté par l’énergie solaire et déconnecté du réseau, nous voulons démontrer que d’autres décisions peuvent être prises.

Avec 36 articles en ligne sur environ une centaine, le poids moyen d’une page sur le site internet alimenté par énergie solaire est environ cinq fois inférieur à celui de la version précédente.

Pour commencer, la nouvelle conception du site va à rebours de la tendance à des pages plus grosses. Sur 36 articles actuellement en ligne sur environ une centaine, le poids moyen d’une page sur le site internet alimenté par énergie solaire est 0,77 Mo – environ cinq fois inférieur à celui de la version précédente, et moins de la moitié du poids moyen d’une page établi sur les 500 000 blogs les plus populaires en juin 2018.

Image: un test de vitesse d’une page web entre l’ancienne et la nouvelle version du magazine Low-Tech. La taille de la page a été divisée par plus de six, le nombre de requêtes par cinq, et la vitesse de téléchargement a été multipliée par dix. Il faut noter que l’on n’a pas conçu le site internet pour être rapide, mais pour une basse consommation d’énergie. La vitesse aurait été supérieure si le serveur avait été placé dans un centre de données et/ou à une position plus centrale de l’infrastructure d’Internet.

Source : Pingdom

Ci-dessous sont détaillées plusieurs des décisions de conception que nous avons faites pour réduire la consommation d’énergie. Des informations plus techniques sont données sur deux pages distinctes: un sur le front-end et un sur le back-end. Nous avons aussi libéré le code source pour la conception de notre site internet.

Site statique

Un des choix fondamentaux que nous avons faits a été d’élaborer un site internet statique. La majorité des sites actuels utilisent des langages de programmation côté serveur qui génèrent la page désirée à la volée par requête à une base de données. Ça veut dire qu’à chaque fois que quelqu’un visite une page web, elle est générée sur demande.

Au contraire, un site statique est généré une fois pour toutes et existe comme un simple ensemble de documents sur le disque dur du serveur. Il est toujours là, et pas seulement quand quelqu’un visite la page. Les sites internet statiques sont donc basés sur le stockage de fichiers quand les sites dynamiques dépendent de calculs récurrents. En conséquence, un site statique nécessite moins de puissance de calcul, donc moins d’énergie.

Le choix d’un site statique nous permet d’opérer la gestion de notre site de manière économique depuis notre bureau de Barcelone. Faire la même chose avec un site web généré depuis une base de données serait quasiment impossible, car cela demanderait trop d’énergie. Cela présenterait aussi des risques importants de sécurité. Bien qu’un serveur avec un site statique puisse toujours être piraté, il y a significativement moins d’attaques possibles et les dommages peuvent être plus facilement réparés.

Images optimisées pour en réduire le « poids »

Le principal défi a été de réduire la taille de la page sans réduire l’attractivité du site. Comme les images consomment l’essentiel de la bande passante il serait facile d’obtenir des pages très légères et de diminuer l’énergie nécessaire en supprimant les images, en réduisant leur nombre ou en réduisant considérablement leur taille. Néanmoins, les images sont une part importante de l’attractivité de Low-tech Magazine et le site ne serait pas le même sans elles.

Par optimisation, on peut rendre les images dix fois moins gourmandes en ressources, tout en les affichant bien plus largement que sur l’ancien site.

Nous avons plutôt choisi d’appliquer une ancienne technique de compression d’image appelée « diffusion d’erreur ». Le nombre de couleurs d’une image, combiné avec son format de fichier et sa résolution, détermine la taille de cette image. Ainsi, plutôt que d’utiliser des images en couleurs à haute résolution, nous avons choisi de convertir toutes les images en noir et blanc, avec quatre niveaux de gris intermédiaires.

Image: exemple d’images traitées pour en réduire le poids, elles sont monochromes et d’une définition dégradée.

Ces images en noir et blanc sont ensuite colorées en fonction de la catégorie de leur contenu via les capacités de manipulation d’image natives du navigateur. Compressées par ce module appelé dithering, les images présentées dans ces articles ajoutent beaucoup moins de poids au contenu; par rapport à l’ancien site web, elles sont environ dix fois moins consommatrices de ressources.

Police de caractère par défaut / Pas de logo

Toutes les ressources chargées, y compris les polices de caractères et les logos, le sont par une requête supplémentaire au serveur, nécessitant de l’espace de stockage et de l’énergie. Pour cette raison, notre nouveau site web ne charge pas de police personnalisée et enlève toute déclaration de liste de polices de caractères, ce qui signifie que les visiteurs verront la police par défaut de leur navigateur.

une page du magazine l’image d’illustration est rouge, le fond est jaune, aucun logo n’est ajouté, l’essentiel est du texte et une image Une page du magazine en version basse consommation Nous utilisons une approche similaire pour le logo. En fait, Low-tech Magazine n’a jamais eu de véritable logo, simplement une bannière représentant une lance, considérée comme une arme low-tech (technologie sobre) contre la supériorité prétendue des « high-tech » (hautes technologies).

Au lieu d’un logo dessiné, qui nécessiterait la production et la distribution d’image et de polices personnalisées, la nouvelle identité de Low-Tech Magazine consiste en une unique astuce typographique : utiliser une flèche vers la gauche à la place du trait d’union dans le nom du blog : LOW←TECH MAGAZINE.

Pas de pistage par un tiers, pas de services de publicité, pas de cookies

Les logiciels d’analyse de sites tels que Google Analytics enregistrent ce qui se passe sur un site web, quelles sont les pages les plus vues, d’où viennent les visiteurs, etc. Ces services sont populaires car peu de personnes hébergent leur propre site. Cependant l’échange de ces données entre le serveur et l’ordinateur du webmaster génère du trafic de données supplémentaire et donc de la consommation d’énergie.

Avec un serveur auto-hébergé, nous pouvons obtenir et visualiser ces mesures de données avec la même machine: tout serveur génère un journal de ce qui se passe sur l’ordinateur. Ces rapports (anonymes) ne sont vus que par nous et ne sont pas utilisés pour profiler les visiteurs.

Avec un serveur auto-hébergé, pas besoin de pistage par un tiers ni de cookies.

Low-tech Magazine a utilisé des publicités Google Adsense depuis ses débuts en 2007. Bien qu’il s’agisse d’une ressource financière importante pour maintenir le blog, elles ont deux inconvénients importants. Le premier est la consommation d’énergie: les services de publicité augmentent la circulation des données, ce qui consomme de l’énergie.

Deuxièmement, Google collecte des informations sur les visiteurs du blog, ce qui nous contraint à développer davantage les déclarations de confidentialité et les avertissements relatifs aux cookies, qui consomment aussi des données et agacent les visiteurs. Nous avons donc remplacé Adsense par d’autres sources de financement (voir ci-dessous pour en savoir plus). Nous n’utilisons absolument aucun cookie.

À quelle fréquence le site web sera-t-il hors-ligne?

Bon nombre d’entreprises d’hébergement web prétendent que leurs serveurs fonctionnent avec de l’énergie renouvelable. Cependant, même lorsqu’elles produisent de l’énergie solaire sur place et qu’elles ne se contentent pas de « compenser » leur consommation d’énergie fossile en plantant des arbres ou autres, leurs sites Web sont toujours en ligne.

Cela signifie soit qu’elles disposent d’un système géant de stockage sur place (ce qui rend leur système d’alimentation non durable), soit qu’elles dépendent de l’énergie du réseau lorsqu’il y a une pénurie d’énergie solaire (ce qui signifie qu’elles ne fonctionnent pas vraiment à 100 % à l’énergie solaire).

Image: Le panneau photo-voltaïque solaire de 50 W. Au-dessus, un panneau de 10 W qui alimente un système d’éclairage.

En revanche, ce site web fonctionne sur un système d’énergie solaire hors réseau avec son propre stockage d’énergie et hors-ligne pendant les périodes de temps nuageux prolongées. Une fiabilité inférieure à 100 % est essentielle pour la durabilité d’un système solaire hors réseau, car au-delà d’un certain seuil, l’énergie fossile utilisée pour produire et remplacer les batteries est supérieure à l’énergie fossile économisée par les panneaux solaires.

Reste à savoir à quelle fréquence le site sera hors ligne. Le serveur web est maintenant alimenté par un nouveau panneau solaire de 50 Wc et une batterie plomb-acide (12V 7Ah) qui a déjà deux ans. Comme le panneau solaire est à l’ombre le matin, il ne reçoit la lumière directe du soleil que 4 à 6 heures par jour. Dans des conditions optimales, le panneau solaire produit ainsi 6 heures x 50 watts = 300 Wh d’électricité.

Le serveur web consomme entre 1 et 2,5 watts d’énergie (selon le nombre de visiteurs), ce qui signifie qu’il consomme entre 24 et 60 Wh d’électricité par jour. Dans des conditions optimales, nous devrions donc disposer de suffisamment d’énergie pour faire fonctionner le serveur web 24 heures sur 24. La production excédentaire d’énergie peut être utilisée pour des applications domestiques.

Nous prévoyons de maintenir le site web en ligne pendant un ou deux jours de mauvais temps, après quoi il sera mis hors ligne.

Cependant, par temps nuageux, surtout en hiver, la production quotidienne d’énergie pourrait descendre à 4 heures x 10 watts = 40 watts-heures par jour, alors que le serveur nécessite entre 24 et 60 Wh par jour. La capacité de stockage de la batterie est d’environ 40 Wh, en tenant compte de 30 % des pertes de charge et de décharge et de 33 % de la profondeur ou de la décharge (le régulateur de charge solaire arrête le système lorsque la tension de la batterie tombe à 12 V).

Par conséquent, le serveur solaire restera en ligne pendant un ou deux jours de mauvais temps, mais pas plus longtemps. Cependant, il s’agit d’estimations et nous pouvons ajouter une deuxième batterie de 7 Ah en automne si cela s’avère nécessaire. Nous visons un uptime, c’est-à-dire un fonctionnement sans interruption, de 90 %, ce qui signifie que le site sera hors ligne pendant une moyenne de 35 jours par an.

Premier prototype avec batterie plomb-acide (12 V 7 Ah) à gauche et batterie Li-Po UPS (3,7V 6600 mA) à droite. La batterie au plomb-acide fournit l’essentiel du stockage de l’énergie, tandis que la batterie Li-Po permet au serveur de s’arrêter sans endommager le matériel (elle sera remplacée par une batterie Li-Po beaucoup plus petite).

Quel est la période optimale pour parcourir le site?

L’accessibilité à ce site internet dépend de la météo à Barcelone en Espagne, endroit où est localisé le serveur. Pour aider les visiteurs à « planifier » leurs visites à Low-tech Magazine, nous leur fournissons différentes indications.

Un indicateur de batterie donne une information cruciale parce qu’il peut indiquer au visiteur que le site internet va bientôt être en panne d’énergie – ou qu’on peut le parcourir en toute tranquillité. La conception du site internet inclut une couleur d’arrière-plan qui indique la charge de la batterie qui alimente le site Internet grâce au soleil. Une diminution du niveau de charge indique que la nuit est tombée ou que la météo est mauvaise.

Outre le niveau de batterie, d’autres informations concernant le serveur du site web sont affichées grâce à un tableau de bord des statistiques. Celui-ci inclut des informations contextuelles sur la localisation du serveur : heure, situation du ciel, prévisions météorologiques, et le temps écoulé depuis la dernière fois où le serveur s’est éteint à cause d’un manque d’électricité.

Matériel & Logiciel

Nous avons écrit un article plus détaillé d’un point de vue technique: Comment faire un site web basse technologie: logiciels et matériel.

SERVEUR : Ce site web fonctionne sur un ordinateur Olimex A20. Il est doté de 2 GHz de vitesse de processeur, 1 Go de RAM et 16 Go d’espace de stockage. Le serveur consomme 1 à 2,5 watts de puissance.

SOFTWARE DU SERVEUR : le serveur web tourne sur Armbian Stretch, un système d’exploitation Debian construit sur un noyau SUNXI. Nous avons rédigé une documentation technique sur la configuration du serveur web.

LOGICIEL DE DESIGN : le site est construit avec Pelican, un générateur de sites web statiques. Nous avons publié le code source de « solar », le thème que nous avons développé.

CONNEXION INTERNET. Le serveur est connecté via une connexion Internet fibre 100 MBps. Voici comment nous avons configuré le routeur. Pour l’instant, le routeur est alimenté par le réseau électrique et nécessite 10 watts de puissance. Nous étudions comment remplacer ce routeur gourmand en énergie par un routeur plus efficace qui pourrait également être alimenté à l’énergie solaire.

SYSTÈME SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE. Le serveur fonctionne avec un panneau solaire de 50 Wc et une batterie plomb-acide 12 V 7 Ah. Cependant, nous continuons de réduire la taille du système et nous expérimentons différentes configurations. L’installation photovoltaïque est gérée par un régulateur de charge solaire 20A.

Qu’est-il arrivé à l’ancien site?

Le site Low-tech Magazine alimenté par énergie solaire est encore en chantier. Pour le moment, la version alimentée par réseau classique reste en ligne. Nous encourageons les lecteurs à consulter le site alimenté par énergie solaire, s’il est disponible. Nous ne savons pas trop ce qui va se passer ensuite. Plusieurs options se présentent à nous, mais la plupart dépendront de l’expérience avec le serveur alimenté par énergie solaire.

Tant que nous n’avons pas déterminé la manière d’intégrer l’ancien et le nouveau site, il ne sera possible d’écrire et lire des commentaires que sur notre site internet alimenté par réseau, qui est toujours hébergé chez TypePad. Si vous voulez envoyer un commentaire sur le serveur web alimenté en énergie solaire, vous pouvez en commentant cette page ou en envoyant un courriel à solar (at) lowtechmagazine (dot) com.

Est-ce que je peux aider?

Bien sûr, votre aide est la bienvenue.

D’une part, nous recherchons des idées et des retours d’expérience pour améliorer encore plus le site web et réduire sa consommation d’énergie. Nous documenterons ce projet de manière détaillée pour que d’autres personnes puissent aussi faire des sites web basse technologie.

D’autre part, nous espérons recevoir des contributions financières pour soutenir ce projet. Les services publicitaires qui ont maintenu Low-tech Magazine depuis ses débuts en 2007 sont incompatibles avec le design de notre site web poids plume. C’est pourquoi nous cherchons d’autres moyens de financer ce site :

Nous proposerons un service de copies du blog imprimées à la demande. Grâce à ces publications, vous pourrez lire le Low-tech Magazine sur papier, à la plage, au soleil, où vous voulez, quand vous voulez.

Vous pouvez nous soutenir en envoyant un don sur PayPal, Patreon ou LiberaPay.

Le serveur alimenté par énergie solaire est un projet de Kris De Decker, Roel Roscam Abbing, et Marie Otsuka.