綠色設(shè)計(jì)——工程師不可回避的時(shí)代命題

       節(jié)約一張紙，少開一天車，出門隨手關(guān)燈，更換節(jié)能電器……如今這些低碳生活方式已經(jīng)處處可見。

       北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院微納電子發(fā)展戰(zhàn)略研究室王永文主任表示，在后工業(yè)時(shí)代，人口的過度增長是造成能源過度消耗的主要原因，環(huán)境污染已經(jīng)成為制約能源發(fā)展的主要因素。

       為此，人們開始將節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)工作提到了議事日程上來，各國都出臺(tái)了包括環(huán)保法規(guī)、稅收政策等節(jié)能減排的種種舉措，并通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資金投入、技術(shù)進(jìn)步等手段來將節(jié)能減排付諸實(shí)施。

       而對(duì)于先進(jìn)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程師來說，如何采用更為先進(jìn)的電子器件，為人類提供更為節(jié)能的電子產(chǎn)品，成為新在歷史使命。

半導(dǎo)體技術(shù)為節(jié)能做出重大貢獻(xiàn)

       集成電路的發(fā)明與產(chǎn)業(yè)發(fā)展將人類社會(huì)帶進(jìn)了信息時(shí)代，以集成電路為基礎(chǔ)的信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界第一大產(chǎn)業(yè)。與此同時(shí)，半導(dǎo)體技術(shù)在開發(fā)新能源、提高能源效率等方面都發(fā)揮著越來越重要的作用。美國節(jié)能經(jīng)濟(jì)委員會(huì)在2009年發(fā)表的《半導(dǎo)體技術(shù)美國能源生產(chǎn)力革新的希望》研究報(bào)告中指出，基于過去半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)節(jié)能的貢獻(xiàn)，預(yù)計(jì)到2030年全美將節(jié)省27%的能量。

圖1：美國能源情報(bào)署對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品為美國帶來的節(jié)能效果預(yù)測(cè)
 
       據(jù)美國能源情報(bào)署預(yù)測(cè)，如繼續(xù)保持電器產(chǎn)品的效率不變，那么到2030年，美國全年用電量將比使用節(jié)能型家電產(chǎn)品高出1.896×109kW•h；而如果政府大力支持節(jié)能家電的使用并推出相關(guān)政策的話，則還能夠節(jié)省電力約1.242×109kW•h！

       以半導(dǎo)體技術(shù)推動(dòng)下的智能電網(wǎng)為例，2008年中國社會(huì)用電總量近35000億千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息化之后，每年在配電輸電用電等環(huán)節(jié)即可節(jié)約5%至10%的電力資源，節(jié)省價(jià)值近2000億元人民幣。



圖2：智能電網(wǎng)的使用將為中國社會(huì)用電總量帶來的降低效果預(yù)測(cè)

       據(jù)國網(wǎng)能源研究院電力供需實(shí)驗(yàn)室預(yù)測(cè)，2011-2020年，電網(wǎng)智能化可使全社會(huì)最高用電負(fù)荷下降約4900萬kW，假設(shè)每下降1kW少建設(shè)1kVA變電容量，按3700元/kVA電網(wǎng)設(shè)備投資造價(jià)測(cè)算，可減少電網(wǎng)建設(shè)投資需求約1800億元。
如此這般，半導(dǎo)體技術(shù)支撐下的智能社區(qū)、智能交通、智能家居、智能工廠等等，同樣為節(jié)能型社會(huì)做出巨大貢獻(xiàn)。

綠色設(shè)計(jì)漸成潮流

        對(duì)于應(yīng)用電子工程師而言，“綠色設(shè)計(jì)”不僅僅意味著使用符合RoHS環(huán)保法規(guī)的元器件，更為重要的是設(shè)計(jì)出工作穩(wěn)定、性能可靠、功能強(qiáng)大、質(zhì)量優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)耐用的電子產(chǎn)品，以減少電子垃圾和廢舊電池，這需要我們建立新的“綠色設(shè)計(jì)”理念，因此電子設(shè)計(jì)同樣也要倡導(dǎo)“綠色設(shè)計(jì)”。

       安陽工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院副院長秦長海教授認(rèn)為，真正做到“綠色設(shè)計(jì)”并不容易，一方面要求工程師擁有深厚的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)水平，同時(shí)要把它當(dāng)成一種習(xí)慣。這需要從學(xué)生時(shí)代就要開始進(jìn)行“綠色設(shè)計(jì)”理念的教育，養(yǎng)成節(jié)能為先的設(shè)計(jì)習(xí)慣。

 

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