綠色工程 C 量化問(wèn)題，解決問(wèn)題

可再生能源發(fā)電
可再生能源發(fā)電涵蓋了很多方面技術(shù)，包括風(fēng)能、太陽(yáng)能（光伏發(fā)電與熱能發(fā)電）、生物燃料、水能、潮汐能、地?zé)嵘踔吝€包括高能物理。在環(huán)境適應(yīng)目標(biāo)和不斷加強(qiáng)的政府法規(guī)的驅(qū)使下，這些領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)在全世界發(fā)展地很快?，F(xiàn)在，超過(guò)50個(gè)不同政治、地理和經(jīng)濟(jì)條件的國(guó)家都在可再生資源進(jìn)行發(fā)電中設(shè)置了較高的目標(biāo)（見(jiàn)表1）。

表1 政府為可再生能源所設(shè)置的目標(biāo)
風(fēng)力發(fā)電以40%的比率，在全球可再生能源（不包括大型水電）的利用中高居榜首。此外，根據(jù)預(yù)期：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量將繼續(xù)以每年25%至30%的速率遞增。2007年，風(fēng)力發(fā)電總瓦數(shù)已逾90 GW。風(fēng)電機(jī)組的各項(xiàng)開(kāi)發(fā)和工程應(yīng)用十分復(fù)雜，涉及結(jié)構(gòu)分析、機(jī)器狀態(tài)監(jiān)控、電能質(zhì)量與性能監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、汽輪機(jī)控制、測(cè)功機(jī)和性能測(cè)試等各個(gè)領(lǐng)域。其中最大的挑戰(zhàn)之一是開(kāi)發(fā)精確的控制系統(tǒng)降低強(qiáng)風(fēng)對(duì)風(fēng)電機(jī)產(chǎn)生的破壞。工程師必須利用復(fù)雜的算法控制來(lái)控制風(fēng)電機(jī), 當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí),能調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最佳利用, 當(dāng)風(fēng)速在大于額定風(fēng)速時(shí), 能通過(guò)調(diào)節(jié)葉片的漿距角來(lái)使系統(tǒng)維持在恒定的轉(zhuǎn)速。NI LabVIEW實(shí)時(shí)軟件以及PXI硬件是對(duì)這些算法進(jìn)行原型開(kāi)發(fā)、測(cè)試其可靠性以及驗(yàn)證其性能的關(guān)鍵組件。此外，為了滿足更大發(fā)電量的需求，需要安裝更大尺寸高達(dá)350英尺的葉片, 風(fēng)電工程師必須根據(jù)結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)葉片進(jìn)行更為復(fù)雜的設(shè)計(jì)。
太陽(yáng)能制造商希望降低太陽(yáng)能電池的材料成本并且提高其工作效率。他們需要更簡(jiǎn)單、更快捷的方法對(duì)設(shè)備光伏輸出性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)半導(dǎo)體封裝過(guò)程進(jìn)行細(xì)致和精確的控制，以及對(duì)太陽(yáng)能電池陣列并網(wǎng)進(jìn)行精確的功率品質(zhì)測(cè)量。
風(fēng)能和太陽(yáng)能應(yīng)用的要求雖然并不能代表所有應(yīng)用的需求，但是它們能夠大致反應(yīng)出所有開(kāi)發(fā)可再生能源應(yīng)用的工程師為了尋求測(cè)量和設(shè)計(jì)下一代技術(shù)更好方法的需求。
環(huán)境監(jiān)測(cè)
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）2007年的評(píng)估報(bào)告聲明隨著全球氣溫與海洋溫度的上升趨勢(shì)，大面積冰雪的熔化擴(kuò)散以及海洋水位的上升等證據(jù)的出現(xiàn)，全球變暖是十分明顯的。通常認(rèn)為在氣候變暖中的一個(gè)主要因素是大氣中溫室氣體的增加。
控制和降低溫室氣體排放的措施在不斷實(shí)施中。1997年，京都協(xié)定書(shū)指定了在2012年之前將溫室氣體（GHG）排放減少到低于1990年水準(zhǔn)的藍(lán)圖。
精確跟蹤并監(jiān)督GHG的實(shí)際排放是京都協(xié)定書(shū)的核心，如果不可能直接測(cè)量實(shí)際GHG排放，使用基于活動(dòng)的功率消耗來(lái)替代測(cè)量和計(jì)算也是很有效的方法。不管在哪種情況中，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的可用性和可靠性都隨著越來(lái)越多制度的實(shí)施和經(jīng)濟(jì)影響的產(chǎn)生而變得越來(lái)越重要。

圖2：二氧化碳、甲烷、一氧化二碳是京都協(xié)定書(shū)中六種溫室氣體的三種，并且被IPCC確認(rèn)為需要控制和減少的對(duì)象氣體