الطاقة والبيئة

جعل الأدوات والأجهزة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة - الجزء الأول

جعل الأدوات والأجهزة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة - الجزء الأول

على مدار الخمسين عامًا الماضية أو نحو ذلك ، تمتلئ منازلنا بشكل متزايد بجميع أنواع الأدوات والأجهزة التكنولوجية المحدثة ، بدءًا من الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وحتى أنظمة Hi-Fi ووحدات تحكم الألعاب وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة بالإضافة إلى نماذج أكثر ذكاءً من الأجهزة اليومية مثل مثل الأفران وغسالات الصحون والغسالات والمجففات. كان من الممكن أن تكون الآثار المترتبة على هذه الموجة من التقدم التكنولوجي في مجال الطاقة شديدة ، لولا المجموعة الكاملة لمعايير الكفاءة والأداء التي تنفذها الحكومات والصناعة ، والتي تهدف إلى جعل هذه الأجهزة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، وبالتالي أقل تكلفة أيضًا.

لا يميل معظم الناس إلى التفكير كثيرًا في هذا الأمر ، ولكن مع تصاعد تحديات تغير المناخ ، يجب علينا جميعًا التفكير بعمق. هنا مقدمة أساسية.

الهواتف الذكية

تبلغ تكلفة شحن iPhone 5. 27 بنسًا (0.41 دولارًا أمريكيًا) سنويًا. ومع ذلك ، وصلت مبيعات الهواتف الذكية العالمية إلى 567 مليون وحدة في عام 2012 ، وستصل ملكية الهواتف الذكية إلى مليار وحدة بحلول عام 2016. ويباع الاستخدام العالمي السنوي للكهرباء لأجهزة iPhone 5 في غضون فترة السنة تعادل الاستهلاك السنوي للكهرباء لـ 54000 أسرة أمريكية (ما يعادل تقريبًا حجم سيدار رابيدز ، ثاني أكبر مدينة في ولاية أيوا). هذا مجرد استهلاك للكهرباء. ضع في اعتبارك أيضًا أن الهواتف الذكية تولد توسعًا هائلاً في استخدام الإنترنت ، والذي من المتوقع أن ينمو بنسبة 17 ضعفًا ، مقارنة بمستويات عام 2010 ، بحلول عام 2016. وبالتالي تزيد الهواتف الذكية من الضغط الكبير بالفعل على مراكز بيانات الإنترنت. ما الذى يمكن فعله حيال ذلك؟

والخبر السار هو أن الهواتف الذكية تحل محل التكنولوجيا الأثقل والأكثر كثافة في استهلاك الطاقة ، بما في ذلك أجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الألعاب. على سبيل المثال ، يشاهد مستخدمو Facebook مواقع التواصل الاجتماعي بشكل متزايد عبر هواتفهم الذكية ، بدلاً من أجهزة الكمبيوتر المكتبية أو المحمولة. زاد عرض محتوى الإنترنت المتميز منذ عام 2011 على الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية وانخفض على أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة Mac.

تستخدم الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية أيضًا طاقة أقل بكثير من أجهزة الكمبيوتر الشخصي وأجهزة Mac ، كما تتوقع. يتم إنشاء أكثر من 80 بالمائة من استهلاك الطاقة المرتبط بالهاتف الذكي من خلال تشغيل الشبكة. تعني التكنولوجيا الموفرة للطاقة بشكل متزايد أن النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (GSM) ينتج حوالي 25 كيلوجرامًا من ثاني أكسيد الكربون (CO)2) لكل مشترك سنويًا ، وهو ما يعادل قيادة السيارة على الطريق السريع لمدة ساعة تقريبًا. هذا يعني أن الاتصالات المتنقلة تؤدي في الواقع إلى خفض إجمالي استهلاك الطاقة وهذا يعني أن الانتقال إلى الهاتف المحمول يعد وسيلة رائعة لتقليل استهلاك الطاقة.

هناك عقبة طفيفة بالطبع (عادة ما تكون) والعقبة هي: لا تزال تكنولوجيا المعلومات والاتصالات تولد حوالي 2 في المائة من انبعاثات الكربون العالمية (أكثر من 830 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا) ، وفقًا لتقرير صادر عن المركز للاتصالات الموفرة للطاقة (CEET) في عام 2013. هذا هو نفس صناعة الطيران. عذرًا!

لحسن الحظ ، تحاول صناعة الهواتف المحمولة بنشاط أن تفعل شيئًا حيال ذلك. ساعد برنامج الطاقة الخضراء للجوال التابع لجمعية GSM (GSMA) الصناعة بالفعل على نشر تكنولوجيا الطاقة المتجددة ، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو الوقود الحيوي ، إلى محطات قاعدة خارج الشبكة في البلدان النامية ، كما تبحث الصناعة بشكل عام في إمكانات أخرى طرق تقليل الطاقة ، مثل استبدال تكييف الهواء بالمراوح أو تدفقات الهواء السلبية. يمكن أن تقلل ترقيات تحسين الشبكة من استهلاك الطاقة بنسبة 44 في المائة بينما يمكن للمحطات الأساسية التي تعمل بالطاقة الشمسية أن تقلل انبعاثات الكربون بنسبة 80 في المائة. يمكن أن يساعد التخطيط المحسن للنطاق العريض المتنقل وتحسينه في توفير الطاقة. كما تقدم GSMA للمشغلين خدمة قياس كفاءة الطاقة المتنقلة ، والتي تساعدهم على تحديد فرص خفض التكاليف وخفض انبعاثات الكربون في شبكاتهم.

في عام 2014 ، قام عالمان في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، الأستاذان جويل داوسون وديفيد بيرولت ، بتطوير أجهزة لخفض استخدام الطاقة من الأجهزة المحمولة من خلال شركة أنشأوها تسمى Eta Devices. يعمل الجهاز كعلبة تروس إلكترونية من خلال التبديل إلى تكوينات طاقة مختلفة لتقليل الطاقة. ووفقًا لما قاله الرئيس التنفيذي للشركة ، Mattias Astrom ، يمكن لأجهزة Eta تحسين كفاءة مضخمات الطاقة في أجهزة الاتصالات المحمولة وأبراج المحطات الأساسية بنسبة تصل إلى 70 بالمائة.

تعمل مجموعة أخرى ، وهي عبارة عن كونسورتيوم يسمى GreenTouch تم تشكيله من قبل مشغلي الهاتف المحمول ومقدمي المعدات والمؤسسات البحثية في عام 2010 ، على تطوير مجموعة كاملة من المواصفات الفنية وإثبات المفاهيم التي تأمل أن تتبناها الصناعة. يحاول الكونسورتيوم بشكل أساسي إعادة التفكير في كل جانب من جوانب قطاع الحوسبة المتنقلة. في عام 2013 ، أصدرت تقريرًا وجد أن شبكات الاتصالات يمكن أن تقلل من استخدام الطاقة بنسبة 90٪. كما طورت أيضًا نظام هوائي واسع النطاق يستخدم مئات الآلاف من الهوائيات لإرسال إشارات الراديو معًا ، وبالتالي تحسين كفاءة الطاقة وتقليل طاقة الراديو المرسلة. تم عرض النظام مرتين في سويسرا بواسطة Swisscom ، عضو مؤسس GreenTouch ، في نوفمبر 2011.

تعتقد GreenTouch أن استخدام أبراج أصغر في المدن لإرسال إشارات عبر مسافات أقصر يمكن أن يقلل أيضًا من الطاقة ، خاصة إذا كان بإمكانهم الانتقال إلى "وضع السكون" خلال فترات انخفاض حركة مرور الشبكة.

نظام iPod hi-fi [مصدر الصورة:تيو رولز ، فليكر]

أنظمة الصوت

في عام 2009 ، طورت Bose نظامًا صوتيًا موفرًا للطاقة لطراز 2011 من طراز Chevy Volt الكهربائية الهجينة. استخدمت الشركة تصميمًا خاصًا لجعل نظامها أصغر بنسبة 30 في المائة وأخف وزنًا بنسبة 40 في المائة ويتطلب طاقة أقل بنسبة 50 في المائة من أنظمة صوت بوز التقليدية مع الاستمرار في تقديم صوت عالي الجودة. ركز مهندسو الشركة على تبديل مكبرات الصوت ومكبرات الصوت ذات المحركات عالية القوة ودوائر معالجة الإشارات الرقمية لتطوير النظام. تستخدم مضخمات التحويل طاقة أقل من المضخمات الخطية وهي أصغر حجمًا وخفيفة الوزن. إنها تدفع مكبرات الصوت ذات المحركات عالية القوة لتقديم نفس الإخراج الصوتي مثل السماعات التقليدية الأثقل. تم بعد ذلك دمج دارات التحكم مع هذين المكونين لتوصيل الصوت بحجم قاعة الحفلات الموسيقية مع تقليل إجمالي استهلاك الطاقة بمقدار النصف.

تم تركيب النظام أيضًا في السيارة الكهربائية Nissan Leaf. ومع ذلك ، فإن Bose ليست الشركة الوحيدة التي طورت مثل هذه التكنولوجيا في السنوات الأخيرة ، حيث قامت تويوتا بتركيب نظام JBL GreenEdge في بعض مركباتها ، ولا سيما Prius V.

بالنسبة للبيئات الأخرى في المنزل وفي أي مكان آخر ، يتم تطوير أنظمة الموسيقى باستخدام أجهزة طاقة ذكية مدمجة. على سبيل المثال ، قامت LG بدمجها في مجموعة مكبرات الصوت اللاسلكية الخاصة بها ، وخاصة H3 و H5 و H7. طورت شركات أخرى أيضًا أنظمة hi-fi موفرة للطاقة ، مثل مصدر طاقة مكبر الصوت الذكي الذي تنتجه الشركة الألمانية T + A Elektroakustik. يعمل هذا على تكييف مدخلات الطاقة مع الحاجة الفعلية من أجل تقليل استهلاك الطاقة وإنتاج الحرارة وقد تم تركيبه في وحدات السينما المنزلية مثل K6 و M820 Dolby Surround.

الألعاب

تعد الألعاب مجالًا آخر للأدوات الحديثة التي تميل إلى زيادة استهلاك الطاقة. لحسن الحظ ، أصبحت وحدات التحكم الحديثة موفرة للطاقة بشكل متزايد.

في عام 2008 ، أصدر مجلس الدفاع عن الموارد الوطنية الأمريكية (NRDC) تقريرًا نظر في صناعة الألعاب ومقدار استخدام وحدات التحكم في الطاقة بالفعل. ومنذ ذلك الحين ، أجرى مجلس الدفاع عن الموارد الطبيعية دراسة متابعة تتضمن اختبارات معملية على أجهزة Nintendo Wii U و Sony PlayStation 4 و Microsoft Xbox One. تحتوي جميع وحدات التحكم الثلاثة على ميزات كفاءة الطاقة المضمنة فيها ، لكن PS4 و Xbox One يعانيان من مستوى استهلاك يبلغ ضعفين إلى ثلاثة أضعاف مثيله في الطرازات الأحدث من سابقاتها. في هذه الأثناء ، يستهلك Wii U طاقة أقل من Wii ولكنه لا يزال قادرًا على توفير رسومات عالية الدقة وقدرة معالجة. تعد الطاقة المنخفضة جدًا لجهاز Wii U في وضع الاستعداد المتصل سببًا رئيسيًا لذلك.

ومع ذلك ، وجدت NRDC أن وحدات التحكم في الألعاب الحديثة ستستهلك الكثير من الكهرباء سنويًا مثل جميع المنازل في هيوستن ، رابع أكبر مدينة في الولايات المتحدة. سيتم إنتاج معظم هذا من خلال وضع الاستعداد طوال الليل عندما تستمع وحدة التحكم بنشاط للأوامر الصوتية (Xbox One) أو تُبقي منافذ USB نشطة (PS4). يوصي تقرير NRDC الأخير بسلسلة من الإجراءات ، تتضمن في الغالب الإعدادات أو تغييرات واجهة المستخدم. يمكن تنفيذ هذه الإجراءات بسرعة على المنتجات الجديدة وعلى وحدات التحكم الموجودة عبر تحديثات البرامج. ومع ذلك ، قد تحتاج المنتجات الأخرى إلى تغييرات جذرية في الأجهزة.

فيما يتعلق بألعاب الكمبيوتر الشخصي ، هناك عدد من الطرق لتقليل استهلاك الطاقة ، والتي تتضمن عادةً بناء نقطة الصفر مع الاستخدام الانتقائي للمكونات. كانت هناك العديد من الدراسات التي تبحث في هذا الأمر ، وأحدها أحدثها هو ترويض استخدام الطاقة في أجهزة كمبيوتر الألعاب من Berkeley Lab.

في غضون ذلك ، إليك دراسة حالة بسيطة. قامت Loyd Case of PC World ببناء نظام من الصفر يمكن أن يتوقف عن العمل تحت 70 واط ، ويستهلك 336 واط فقط حتى أثناء تشغيل Prime 95 و 3DMark 2011 ثماني النواة بدقة 2560 × 1600. كما أن لديها أجهزة LGA 2011 ، بما في ذلك وحدة المعالجة المركزية Sandy Bridge Extreme رباعية النوى وذاكرة وصول عشوائي سعتها 16 جيجابايت. العلبة البرجية عبارة عن هيكل برج متوسط ​​الحجم من نوع Corsair Obsidian 550D مصمم لتقليل الضوضاء وله غطاء أمامي يساعد أيضًا في تقليل الضوضاء. هناك أيضًا بعض العوازل الضخمة للصوت. قال Case إن مفتاح تقليل استهلاك الطاقة ينطوي على اختيار مصدر الطاقة المناسب ، لذلك اختار بطاقة رسومات واحدة عالية الأداء مع موصلي رسومات PCI Express. حصلت وحدة Antec Earthwatts Platinum 650W على شهادة 80 Plus Platinum ، مما يعني أنه يجب أن تحافظ على ما يقرب من 90 بالمائة من كفاءة الطاقة في جميع أنحاء مجموعتها. هناك أيضًا كل أنواع البتات الأخرى ، والنتيجة هي نظام ذو استهلاك طاقة قصوى منخفض ولكنه لا يزال عالي الكفاءة.

لذلك من الممكن ، إذا كنت تعرف شيئًا أو شيئين عن بناء أجهزة الكمبيوتر من البداية.

سيتناول الجزء الثاني من هذه المقالة أجهزة الكمبيوتر ، وأجهزة الطهي والغسالات ، بالإضافة إلى بعض التلميحات فيما يتعلق بالتشجيع على استخدام هذه الأجهزة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

شاهد الفيديو: حراس الطاقة باور رينجرز بست مورفس الحلقة 9 الجزء الثاني (شهر نوفمبر 2020).