节能王牌-直流供电(一)

本文作者:admin       点击: 2009-12-14 00:00
前言:
与地球共舞,怀抱未来,该尽的一份心力与责任,就是“节能减碳”。而二氧化碳的主要来源就在于发电。因此,从节能来下手,良性循环,即可减碳。节能的方法除了从绿色能源、绿色电子来找出方案之外,另外一张大王牌,就是“直流供电”。对于未来的电子、能源与建筑,势必会起爆一场革命性的变化。无论是产品或建物设计师还是电子工程师,请您一定要研读这颗减碳的“节能大补丸”。

市场调查公司Garner,发布Green IT乃是十大战略技术之一。而直流供电就是一张好牌。尤其是LED照明即将起飞的关键时刻。

地球暖化,证实与人类排放的二氧化碳息息相关。关键的6℃,若是地球升高6℃,人类将面临明天过后的全球性毁灭,也就是世界末日降临之时。
注:既然二氧化碳是元凶,那您怎么知道二氧化碳的浓度呢?市面上有一种家庭用的二氧化碳浓度监控器。

直流给电的世界

以前电力不普及的年代,“电”可是珍惜宝贝。随着人类文明的进步与物质生活的富裕,大家对于电的来源似乎是理所当然的事。人类似乎是不会记取教训、又老是遗忘的动物。
今日,您无法面对的真相是“地球病了”。有环保意识的人开始呼吁“节能减碳”,减少碳足迹,不是美德而是义务。
除了电池的使用之外,使用交流电,早已成为消费者的习惯。然而,放眼现实的世界,环绕您我外围的一堆电气产品,从计算机、电视、电话机、打印机、游戏机、MP3、无线耳机等等,皆是直流电压驱动的东西。
无敌接口王USB,所提供的5V/500mA,也是直流供电。
注:USB 3.0已经拉高到950mA的给电能力。

那为了什么需要直流供电呢?答案超简单,就是可以达到“省电”的效果。有趣的问题就浮现出来了,直流供电,早不发生、晚不出现,偏偏在这种时刻出现。其实,世间一切事的发生都有其前因,加上机缘的触发,而产生了结果。“触发机缘”就是效率提高以及太阳电池的普及到来。果就是直流供电方案的浮现。

话说,18世纪80年代赫赫有名的商人发明家爱迪生(Thomas Alva Edison),就提出直流供电的提案。(听说是为了其商业利益考虑)
最后的结局却是Nikola Tesla与西屋(Westinghouse Electric)所提出的交流给电,成为世界的标准。其中最为关键的理由是,当长距离大规模送电时,交流对于电压的升降较为简单。

100年之后的今日,环境否变,不少应用存在送电短距离,DC-DC转换器便宜化,直流送电的议题,再度受到注目与实践。

直流给电,或说直流供电(Direct Current Power Supply),可以减少AC-DC转换的次数,削减了变换效率引起的电力耗热。对于地球缓化的救赎,直流给电是一个很好的优质对策。毕竟,几乎现状的装置所使用的方式,多是藉由AC Adapter或是AC-DC转换器,将交流电转换成直流电供装置机器使用;而多数的场合,这个转换效率却是往往仅有约80%的程度,也就是说,投入电力的20%化成热而浪费掉了。

注:联合国证实,地球缓化与CO2的排出量有相当大的影响关系。京都协议书(1997)上的目标,似乎快变成不可能的任务。就以日本2007年的排出量,竟然比1990年还增加8.7%。

夏普会长町田胜彦于2008/10(FPD International 2008)上的特别主题演讲上,提出低碳社会的“直流绿色环保屋(DC Echo House)”概念。而这个愿景的夺标三剑客,分别就是液晶、太阳能电池与LED。町田先生热烈地期待,液晶电视约10年就迈入了主流,另外一个10年,期望来实现直流建筑屋。
注:意大利Milano Salone乃是设计师的盛大祭典。2009年的照明展,各大知名设计师与厂商,使出混身解力,展现设计感度。
暗示出LED与有机EL时代,即将翩临来到。
与Panasonic合作的深泽直人,以LED来展示环保经济又快适的技术。
日本喜多俊之,独自举办“KITA. FUTURE DELIGHT”,以有机EL提案未来的照明。
CEATEC 2008,夏普、TDK等,相次披露展示了直流绿色环保屋(DC Echo House)。
飞利浦所披露出来的“The Beauty of Interaction”,也是以有机EL,展示未来的照明概念。
其实,人类开始直流供电的开始,也有一段的历史了。大约60年前,NTT集团公司自身的通信设备,就已经导入-48V的运用了。然而,其他的实用案例就几乎完全看不件,完全向交流给电一面倒。

直流给电的契机

根据美国国家环境保护局(U.S. Environmental Protection Agency)的数据统计,信息中心的能源费用每5年便增加一倍。在数据中心(包括服务器、储存设备及基础架构)的营运成本中,有近六成的资本费用与五成的营运支出都与能源相关。

温室效应主要是来自于产品的使用阶段,而非制造阶段。而数据中心往往是24小时不停地运作。能量不知耗掉多少。
数据中心(Data Center)到了2025年,消耗电力可能会是2006年的5倍以上。无论是电费还是数据中心的空调,都是无法不去面对的现实。也就是这个缘故,有志于直流供电的厂商,就拿“数据中心”作为进攻的第一波目标。
注:根据美国能源部(U.S. Department of Energy)的评估指出,若能对数据中心作更好的规划,至2015年可节省相当于400万台汽车的碳排放量,等同于180万个美国家庭用户所消耗的电力。
注:诸如Google、Microsoft等大型IT企业
;动辄建构数万台规模的数据中心。
来看企业的动作。
● 伊藤忠CTC于2008年10月开始导入直流给电的数据中心(Data Center)。
● 2008年6月,NTT集团发表推广直流给电的导入。(服务器采用美商Rackable System,电源系统则是从NTT Facilities。
● NEC、日立表明将构筑直流给电的数据中心(Data Center)。
● The Green Grid于2009年2月,发表数据中心设备运用效率化的新指引。
注:2007年2月,针对Data Center的IT机器,推广节能而于美国成立的“The Green Grid”业界团体。AMD、APC(American Power Conversion)、Dell、HP、IBM、Intel、Microsoft、Sun Microsoft、富士通、CTC、NTT、NEC、、富士通等超过100个公司参加。
The Green Grid针对数据中心服务器的电力消耗低减,提出了5个提案方法:

● 找出大消费电力的服务器。
● 使用服务器.微处理器的省电功能。
● 服务器适当地筛分(Sizing)。比如说,10台处理负荷仅50%的服务器,可以改用5台100%处理负荷服务器。
● 当服务器没有在工作时,下降其消耗电力。
● 废弃古老的系统。

因此,以“绿色数据中心”为号召的Data Center 3.0,就成为未来更有效率、更为节省成本的来建构企业数据中心。
早期的数据中心的主要特色就是“集中化”(Centralized),盛行以大型主机(Mainframe)作为信息处理设备,可称为Data Center 1.0时代。
到了Data Center 2.0阶段,数据中心是以“非集中化”的方式来运作,因此像是主从式(Client-Server)架构与分布式计算的观念成为当时最广泛的架构。

现在的数据中心是以“虚拟化”来建构新,主要特色在于着重服务导向(Service Oriented),并以Web 2.0为基底来提供虚拟化的网络服务,而虚拟化的优势在于减少服务器的数目、降低操作成本,提供储存设备与网络的整合,不仅符合节能效益,更可简化企业在管理上的复杂度。此外,整合节能与效率等议题,也已成为Data Center 3.0新世代数据中心的主流。