在过去的几年中，各大主要媒体都大大提高了对“绿色”的强调力度。对于全球气候变化、能源价格飙升以及政府法规等越来越多的关注带来了新的课题和期待——从消费产品直至企业责任以及可持续计划。为了满足这些新出现的需求，世界各地大大小小的公司都提出了各种方法，不仅仅创造了各种产品和技术去解决这些问题，而且还改变了这些问题发展的方式和过程。全世界的工程师和科学家正带领着解决社会所面临最大挑战之一的冲锋，而且他们有着比任何一个政府政策对环境影响都大的独一无二的机会。绿色工程为促进这个创新提供了工具、技能和技术。
目录
什么是绿色工程？
绿色工程技术和商业机遇
投入使用的绿色工程
改进世界
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1. 什么是绿色工程？
工程师希望降低他们产品的排污量，希望开发消耗更少能源的设备，创造可行的再生能源技术，能够更好地理解全球生态系统对绿色工程的需求。绿色工程利用测量和控制技术对产品、技术和过程进行设计、开发和改进，最终获得环境以及经济上的利益。
尽管绿色是现在的热门话题，本质上进行绿色工程与进行任何其他类型的工程创新并没有任何不同。首先，需要测量所关心的变量，然后就可以开始设计过程，或是对产品和过程进行改进以便达到期望目标。绿色工程涵盖了多种基本测量，例如功率品质和功率消耗；车辆以及工厂的排污量，例如水银和氮氧化物等；环境数据，包括二氧化碳、温度以及水质。
NI为了支持绿色工程提供了测量、自动化以及设计工具，使工程师和科学家首先能够将现实世界的数据进行量化并理解；其次，能够以更为有效同时对环境影响更小的方式，设计并开发下一代产品和技术解决问题。
2. 绿色工程技术和商业机遇
在绿色工程中有两个至关重要的问题：现在的科技是否能够产生影响？是否真的存在商业机遇？要解答这些问题，首先需要通过考察几个案例进一步阐述绿色工程。
技术
绿色工程所需要的技术现在不仅更容易得到，而且比过去更加易于使用，价格也更低。绿色工程中包含的一些重要技术列举如下：
用于测量和修复的图形化软件
高速及高分辨率测量
领域专用分析库
用于高级控制的FPGA
这些新技术中的一部分是伴随着半导体行业的发展而出现的。这个发展为模拟数字转换器（ADC）的功能带来了重大改进，由于消费电子中大量使用ADC，其成本也随之降低。其他的一些技术已经存在了一段时间，但是对设计和工程工具的新增改进使它们更加能够为领域专家所使用，而不仅仅局限于技术专家。这种变化将必须的技术直接交给了最接近问题本身的人们，因此相比过去，他们能够更成功地开发各种解决方案。
商业机遇
绿色产品带来了创造利润和降低成本的巨大机遇。随着石油价格不断突破新高，新的技术应该能够帮助公司减少机器和过程的石油使用量，同时保持相同的产出，对这些技术的需求正不断加强。也有些公司需要购买监督和报告工具，避免由于没有遵守环境法规导致的巨额罚款。这种趋势仍在继续发展，最近由普华永道完成的一项研究表明投入节能、回收、水净化、排污控制以及可再生资源等清理技术应用中的风险投资在2006年增加了三倍，超过14亿美元，并且在2007年又增加了将近50％，超过了20亿美元。
3. 投入使用的绿色工程
绿色工程的应用涵盖几乎各个行业，包括监视森林的健康状况，帮助生态学家更好的了解全球变暖的影响，还包括使用新的控制系统对陈旧的生产设备和机器进行改造，使它们能够更为有效地工作。尽管对这些绿色工程的应用有许多分类方法，大部分应用可以归入以下五个类别：
1、可再生能源发电
2、电能质量监控
3、环境监控
4、优化现有系统的效率
5、环保产品和技术的开发与测试
下面的例子展示了绿色工程在可再生能源发电以及机器与过程优化中的应用。
可再生能源发电
可再生能源发电涵盖了很多方面技术，包括风能、太阳能（光伏发电与热能发电）、生物燃料、水能、潮汐能、地热甚至还包括高能物理。在环境适应目标和不断加强的政府法规的驱使下，这些领域的研究和开发在全世界发展地很快。现在，超过50个不同政治、地理和经济条件的国家都在可再生资源进行发电中设置了较高的目标。
表1 列举了几个政府为可再生能源所设置的目标。
目标在2010年之前达到60％的能源来自可再生资源，在达到这些目标中投入的创新和资源是工程界的重要挑战。为了更形象地了解这个目标，在2007年全世界消耗的能源中只有3％是来自可再生资源。尽管看上去要完成这个目标似乎任务艰巨，在过去的两年中已经为达到这个目标取得了重大进展。工程师和科学家在历史上已经完成过看似几乎不可能完成的挑战，例如将人类送上月球，而现在由于全球化的背景，要实现这个目标更有希望。要完成这些目标，工程师正在努力设计新的技术，许多工程师正在使用NI工具以便满足截止期紧迫的要求和复杂设计规范的需求。
风能技术为工程师开发和验证新的设计带来了许多难以置信的挑战。其中最大的挑战之一是开发精确的控制系统降低由于强风对涡轮组件产生的破坏。工程师必须利用复杂的算法调节扇叶节奏，以便在变化的风力条件下维持恒定的转动速度。NI LabVIEW实时软件以及PXI硬件是对这些算法进行原型开发、测试其可靠性以及验证其性能的关键组件。此外，风力涡轮工程师还需要根据更为复杂的结构动力学进行设计，因为为了满足更大发电量的需求，需要安装尺寸高达350英尺的扇叶。
太阳能制造商还要面对巨大的工程难题，降低太阳能电池的材料成本并且提高其工作效率。他们需要更简单、更快捷的方法对设备进行光伏输出性能测试，例如电流－电压（I-V）特性；半导体封装过程细致和精确的控制；以及将太阳能电池阵列连接到网格变换器的精确功率品质测量。
风能和太阳能应用的要求虽然并不能代表所有应用的需求，但是它们能够大致反应出所有开发可再生能源应用的工程师为了寻求测量和设计下一代技术更好方法的需求。
优化现有系统的效率
世界最大的钢铁公司之一、美国最大的回收公司Nucor Steel在2005年收购了Marion Steel公司，它所进行的初期举措之一是在所有新近收购的位于美国俄亥俄州马利安的小型钢铁厂增加了自动化系统，以便提高效率和安全性。
Nucor Steel是美国最大的回收公司，它使用NI工具开发了多个自动化系统，降低电力消耗并消除了潜在的安全问题。
仅仅在过去一年中，Nucor就回收了超过2200万吨钢材，其中包括900万辆汽车。熔化并重铸钢铁的过程需要大量电力，其效率中甚至一点点的改进都能够节省大量的能源，带来经济上的利益。
Dave Brandt是Nucor Steel马利安的一位电气工程师，由他负责实现自动化系统。Brandt使用了NI工具，包括可编程自动化控制器（PAC）以及LabVIEW开发一系列自动化系统，例如天平与称重系统、串联锅炉的在线反应器以及远程切换站，这些系统大大降低了电力消耗，消除了潜在的安全隐患，并且使Nucor为环境治理做出了先驱的贡献。
Brandt使用了LabVIEW和NI Compact FieldPoint硬件，开发了天平与称重系统，从而可以了解钢铁的精确重量，因此就可以得到对其进行加热的电力加热炉所需要能量的精确值。在Nucor开发这个系统之前，公司估计钢铁在每个熔炉的重量，这样会形成“命中或不命中”的结果，会时常导致过度加热钢铁，这样不仅在过程中浪费了电力，还生产出了质量无法接受的新铸钢铁。因此，这些钢铁还需要重铸，这需要消耗大量能量，也要花费Nucor大量资金。自从Nucor开发了这个称重系统之后，Nucor大大降低了需要重新加热的钢材，将2007年总批次数从6000多个批次减少到10个批次。
4. 改进世界
随着社会的环境和能源挑战变化越来越严峻，我们比过去更加需要具备专业技能的创新工程师和科学家对世界进行变革和改进。要获得更多启发，可以参考利用绿色工程改进世界，了解一些处理环境问题和社会大问题的富有创造意识的解决方案。我们希望绿色工程能够帮助您提高自身的产品和过程。
要了解更多关于绿色工程的信息，或需要下载入门资源材料，请访问ni.com/info并输入nsi8201。
5. 更多相关资源
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