Zarządzanie energią w projektowaniu urządzeń elektronicznych

ELECTRONICS · DESIGN · CONSULTING

Efektywne zarządzanie energią to aspekt projektowania urządzeń, który wpływa na ich funkcjonalność, trwałość, koszty eksploatacji oraz oddziaływanie na środowisko. 

Korzyści wynikające z efektywnego zarządzania energią

Efektywne zarządzanie energią wydłuża czas pracy urządzeń, co jest szczególnie ważne w przypadku sprzętu przenośnego, takiego jak smartfony i laptopy. Dzięki temu użytkownicy mogą korzystać z urządzeń przez dłuższy czas bez konieczności częstego ładowania, co zwiększa ich wygodę i mobilność. Ograniczenie zużycia energii prowadzi również do obniżenia kosztów eksploatacji, co jest korzystne zarówno dla użytkowników indywidualnych, jak i przedsiębiorstw. Mniejsze zapotrzebowanie na energię przynosi także korzyści środowiskowe, ponieważ zmniejsza emisję gazów cieplarnianych. Jest to szczególnie istotne w regionach, gdzie energia elektryczna pochodzi ze źródeł nieodnawialnych. Jednocześnie rzadsze cykle ładowania baterii spowalniają ich degradację, co znacząco wydłuża czas użytkowania urządzenia. Zoptymalizowane pod kątem efektywności energetycznej urządzenia charakteryzują się większą niezawodnością oraz zmniejszoną podatnością na przegrzewanie, co redukuje ryzyko awarii i poprawia trwałość sprzętu. Dzięki niższemu zapotrzebowaniu na energię możliwe jest projektowanie lżejszych i cieńszych urządzeń, które są bardziej poręczne i łatwiejsze w transporcie. Jednocześnie przestrzeganie norm takich jak Energy Star czy EU Ecodesign* pozwala producentom dostosować swoje produkty do wymagań rynkowych i regulacyjnych. Urządzenia energooszczędne zyskują uznanie wśród świadomych konsumentów, którzy coraz częściej zwracają uwagę na ekologiczne aspekty technologii.

*EU Ecodesign (Dyrektywa Ecodesign, 2009/125/WE) to regulacja wprowadzona przez Unię Europejską, której celem jest poprawa efektywności energetycznej i ekologiczności produktów sprzedawanych na rynku unijnym. Obejmuje szeroki zakres produktów, takich jak urządzenia elektroniczne, sprzęt gospodarstwa domowego i oświetlenie. Dyrektywa wymaga, aby produkty spełniały określone normy dotyczące efektywności energetycznej, trwałości, naprawialności oraz recyklingu. EU Ecodesign koncentruje się na całym cyklu życia produktu, od projektowania przez produkcję aż po jego utylizację.

Zasady projektowania energooszczędnych urządzeń

Projektowanie urządzeń energooszczędnych wymaga stosowania odpowiednich rozwiązań technicznych zarówno w zakresie sprzętu, jak i oprogramowania.

Optymalizacja sprzętowa

Inżynierowie mogą zmniejszyć zużycie energii poprzez zastosowanie energooszczędnych komponentów, takich jak procesory ARM, pamięci LPDDR oraz wyświetlacze OLED. Aby zminimalizować straty energii, projektanci powinni skupić się na tworzeniu układów elektronicznych o niskiej oporności i wysokiej efektywności. Dodatkowo warto wprowadzić modułowe systemy zasilania, które aktywują wyłącznie te komponenty, które są aktualnie używane.

Optymalizacja programowa

Na poziomie oprogramowania konieczne jest stosowanie algorytmów dostosowujących wydajność urządzenia do bieżących potrzeb, co pozwala na ograniczenie zużycia energii. Efektywne zarządzanie zasobami, takie jak automatyczne wyłączanie nieużywanych modułów, również odgrywa istotną rolę. Inteligentne systemy operacyjne, takie jak Android z funkcją Doze, dodatkowo wspierają zarządzanie energią poprzez automatyczne ograniczanie działania aplikacji w tle.

Projektowanie interfejsu użytkownika

Projektanci powinni zwracać uwagę na tworzenie minimalistycznych interfejsów, które ograniczają zużycie energii przez wyświetlacze. Stosowanie trybu ciemnego oraz redukcja animacji pozwalają na dodatkowe oszczędności energii. Warto także wdrożyć mechanizmy automatycznej regulacji jasności ekranu, które dostosowują jego intensywność do warunków oświetleniowych.

Najlepsze praktyki i przykłady z rynku

Wiodące firmy technologiczne, takie jak np.: Tesla, Samsung i Google, stosują zaawansowane rozwiązania, aby zwiększyć efektywność energetyczną swoich produktów. 

Źródło: https://deepmind.google/discover/blog/deepmind-ai-reduces-google-data-centre-cooling-bill-by-40/

Sztuczna inteligencja w centrach danych

W 2016 roku Google wykorzystało technologie sztucznej inteligencji opracowane przez swój zespół DeepMind do zarządzania chłodzeniem w centrach danych. System ten analizuje ogromne ilości danych operacyjnych, takich jak temperatura, ciśnienie, zużycie energii i wydajność chłodzenia. Na podstawie tych danych AI optymalizuje działanie systemów chłodzących w czasie rzeczywistym.

Efekty:

  • Redukcja zużycia energii na chłodzenie o 40%, co przełożyło się na 15% zmniejszenie całkowitego współczynnika efektywności energetycznej (PUE).
  • System działa w sposób autonomiczny, stale ucząc się i dostosowując do zmieniających się warunków, takich jak obciążenie centrum danych czy zmiany temperatury otoczenia.

Źródło:  https://www.shop4tesla.com/pl/pages/rekuperation-im-elektrofahrzeug

Odzysk energii kinetycznej w pojazdach elektrycznych

Tesla, jako pionier w dziedzinie pojazdów elektrycznych, wdrożyła zaawansowany system rekuperacji energii. Podczas hamowania silniki elektryczne działają jako generatory, przekształcając energię kinetyczną pojazdu w energię elektryczną, która jest magazynowana w akumulatorach.

Efekty:

  • Zwiększenie zasięgu pojazdu dzięki odzyskowi energii, która w tradycyjnych systemach hamowania byłaby tracona w postaci ciepła.
  • Zmniejszenie zużycia energii z zewnętrznych źródeł ładowania, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji.
  • Redukcja zużycia mechanicznych elementów układu hamulcowego, co obniża koszty serwisowe i wydłuża ich żywotność.

Źródło: https://news.samsung.com/global/samsung-tv-brings-sustainable-screen-experience-with-ai-energy-saving-features

Inteligentne zarządzanie energią w urządzeniach domowych

Samsung wprowadził zaawansowane funkcje zarządzania energią w swoich produktach, takich jak telewizory QLED i urządzenia AGD. Szczególnie wyróżnia się technologia AI Energy Mode, która pozwala na automatyczne dostosowanie parametrów urządzeń do warunków otoczenia.

Przykłady innowacji:

  • Czujniki światła w telewizorach QLED dynamicznie regulują jasność ekranu, co pozwala zmniejszyć zużycie energii nawet o 30-50% w porównaniu do tradycyjnych telewizorów.
  • Inteligentne funkcje „Eco Mode” w urządzeniach AGD optymalizują zużycie energii w oparciu o bieżące potrzeby, bez obniżania wydajności sprzętu.

Zaawansowane projektowanie urządzeń

Na zakończenie naszego artykułu warto podkreślić znaczenie efektywnego zarządzania energią jako bardzo ważnego aspektu w projektowaniu nowoczesnych urządzeń. Dzięki zastosowaniu energooszczędnych komponentów i inteligentnych rozwiązań programowych możliwe jest nie tylko obniżenie kosztów eksploatacji, ale również zwiększenie trwałości urządzeń i zmniejszenie ich wpływu na środowisko. Jeżeli interesuje Cię temat zaawansowanego projektowania urządzeń elektronicznych, zapraszamy do zapoznania się z ofertą dostępną na stronie DevicePrototype. Oferujemy kompleksowe usługi projektowe, które łączą innowacyjne podejście z dbałością o detale i potrzeby użytkownika. Serdecznie zapraszamy do kontaktu!

Ostatnie wpisy
O Autorze

Oskar Pacelt

Wieloletni redaktor blogów, twórca treści SEO, pomysłodawca kampanii reklamowych z zakresu elektroniki i robotyki, tłumacz. Pasjonat wpływu nowych technologii na codzienne życie i związanych z nimi przemian społecznych.
Copyright © 2023 Device Prototype 
Masz pytania?
Skontakuj się z nami!
727 777 431
info@deviceprototype.com