TOP-9 tehnologii inovatoare de economisire a energiei ale viitorului

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Știri proaspete despre știință și tehnologie. Publicăm cele mai recente descoperiri ale oamenilor de știință, recenzii tehnice, cele mai recente știri de pe Internet și hi-tech.

Noua celulă solară bate recordul de eficiență

Stivuirea celulelor solare perovskite deasupra celulelor solare cu siliciu este o modalitate de a crește cantitatea de lumină solară utilizată.

Utilizarea celulelor solare fotovoltaice ca sursă de energie regenerabilă este în creștere pe măsură ce tehnologia devine mai eficientă și mai puțin costisitoare.

Stivuirea celulelor solare perovskite deasupra celulelor de siliciu este o modalitate de a crește cantitatea de lumină solară utilizată, iar acum cercetătorii de la Universitatea Națională Australiană au doborât un record de eficiență pentru aceste celule solare în tandem.

Cercetătorii spun că noile lor celule solare bazate pe perovskit și siliciu au atins o eficiență de 27,7% în transformarea luminii solare în energie. Acesta este mai mult decât dublu față de ceea ce ar fi putut produce tehnologia în urmă cu doar cinci ani (13,7 la sută), și acesta este un pas decent față de rapoartele de acum doi ani - 25,2 la sută.

Interesant este că tehnologia depășește deja cele mai multe panouri solare disponibile comercial, care se situează în jurul valorii de 20 de procente de eficiență. Acestea se bazează exclusiv pe siliciu și se așteaptă să-și atingă limita maximă în următorii câțiva ani.

Atât siliciul, cât și perovskitul sunt bune la transformarea razelor solare în energie, dar împreună funcționează și mai bine. Acest lucru se datorează faptului că cele două materiale absorb lumina de lungimi de undă diferite - siliciul colectează în principal lumina roșie și infraroșie, în timp ce perovskitul este specializat în verde și albastru.

Pentru a profita la maximum de acest lucru, cercetătorii stivuiesc celule perovskite translucide deasupra celor din siliciu. Perovskitul preia ceea ce are nevoie, în timp ce alte lungimi de undă sunt filtrate la siliciu.

Oamenii de știință lucrează acum să îmbunătățească și mai mult eficiența, odată cu comercializarea tehnologiei care se apropie rapid. Eficiența trebuie să fie de aproximativ 30% înainte de a fi viabilă pentru producția de masă, potrivit cercetătorilor, iar acest lucru este de așteptat să se întâmple până în 2023.

Noul sistem de imagini 3D poate captura fotoni unici

Noua tehnologie este prima demonstrație reală a reducerii zgomotului cu un singur foton

Cercetătorii de la Stevens Institute of Technology au creat un sistem de imagini 3D care utilizează proprietățile cuantice ale luminii pentru a crea imagini de 40.000 de ori mai clare decât tehnologia actuală. Descoperirea deschide calea pentru utilizarea eficientă a sistemului LIDAR în mașinile autonome și sistemele de cartografiere prin satelit, comunicațiile în spațiu etc.

Lucrarea abordează o problemă de lungă durată cu LIDAR, care trage lasere către ținte îndepărtate și apoi detectează lumina reflectată. În timp ce detectoarele de lumină utilizate în aceste sisteme sunt suficient de sensibile pentru a crea imagini detaliate ale câtorva fotoni - particule minuscule de lumină, este dificil să distingem fragmentele reflectate de lumină laser de lumina de fundal mai strălucitoare, cum ar fi lumina soarelui.

„Cu cât senzorii noștri devin mai sensibili, cu atât devin mai sensibili la zgomotul de fond”, spun oamenii de știință. „Aceasta este problema pe care încercăm să o rezolvăm în prezent”. Noua tehnologie este prima demonstrație reală a suprimării zgomotului cu un singur foton folosind o tehnică numită Quantum Parametric Sorting Mode sau QPMS, care a fost propusă pentru prima dată în 2017.

Spre deosebire de majoritatea instrumentelor de filtrare a zgomotului care se bazează pe post-procesarea software pentru a curăța imaginile zgomotoase, QPMS validează semnăturile luminoase cuantice folosind optica neliniară exotică pentru a crea imagini exponențial mai curate la nivelul senzorului.

Găsirea unui anumit foton care poartă informații în mijlocul zgomotului de fond este ca și cum ai încerca să smulgi un fulg de zăpadă dintr-un viscol - dar exact asta au reușit cercetătorii să facă. Ei descriu o metodă de imprimare a anumitor proprietăți cuantice într-un puls de ieșire de lumină laser și apoi de filtrare a luminii de intrare, astfel încât senzorul să detecteze doar fotonii cu proprietăți cuantice potrivite.

Rezultatul: un sistem de imagistică care este incredibil de sensibil la fotonii care se întorc de la țintă, dar care ignoră practic toți fotonii zgomotoși nedoriți. Această abordare produce imagini 3D clare, chiar și atunci când fiecare foton care poartă semnalul este înecat de mulți mai mulți fotoni zgomotoși.

„Prin eliminarea detectării inițiale a fotonului, depășim limitele imaginilor 3D precise în medii „zgomotoase””, a spus Patrick Rain, autorul principal al studiului. „Am demonstrat că putem reduce cantitatea de zgomot de aproximativ 40.000 de ori mai mult decât poate oferi cea mai avansată tehnologie de imagistică”.

În termeni practici, reducerea zgomotului QPMS poate permite utilizarea LIDAR pentru a crea imagini 3D precise și detaliate la distanțe de până la 30 de kilometri. QPMS poate fi folosit și pentru comunicațiile în spațiul profund, unde strălucirea puternică a soarelui înecă de obicei impulsurile laser îndepărtate. Poate cel mai interesant, această tehnologie le poate oferi cercetătorilor o imagine mai clară asupra părților cele mai sensibile ale corpului uman.

Prin furnizarea de imagini aproape silențioase cu un singur foton, sistemul îi va ajuta pe cercetători să creeze imagini clare, foarte detaliate ale retinei umane, folosind raze laser aproape invizibile, slabe, care nu vor deteriora țesuturile sensibile ale ochiului.

Nanosatelitul „Lebădă” va fi trimis în spațiu pe o velă solară

Nanosatelitul rusesc „Lebed” ar putea deveni prima navă spațială care a părăsit orbita Pământului folosind o velă solară. Un model de zbor al satelitului poate fi prezentat în trei ani, după care va urma un zbor de probă.

Tehnica este planificată a fi utilizată pentru misiuni de cercetare, care vor deveni mai ieftine din cauza renunțării la utilizarea motoarelor de propulsie grele - acest lucru va reduce greutatea totală a sondei domestice. Principala diferență dintre modelele Lebed și cele străine este designul unic al rotorului velei cu două pale, ceea ce face posibilă creșterea suprafeței sale de zece ori. După cum a numit lectorul superior al Universității Tehnice de Stat din Moscova. Bauman Alexander Popov, o vela rotativa cu doua pale, patentata de universitate, va fi instalata pe Swan, care nu necesita un cadru pentru a se desfasura. „Mulțumită acestui lucru, ne așteptăm să-i creștem de zece ori suprafața cu aceeași greutate a structurii”, a menționat omul de știință.

Potrivit lui Popov, noul dispozitiv va fi livrat de un vehicul de lansare pe o orbită cu o altitudine de 1.000 km. După aceea, va începe o rotație controlată, inițiată prin manevrarea motoarelor electrotermale - rezistojeturi (vor primi energia necesară de la panouri solare). În același timp, din cauza forței centrifuge, două pânze cu înveliș reflectorizant unilateral vor fi lansate din cilindri speciali de pe ambele părți ale satelitului. Lungimea lor totală va fi de aproximativ 320 m.

Oamenii de știință au brevetat sistemul de alimentare cu energie a Pământului din spațiu

Institutul de Inginerie Radio din Moscova al Academiei Ruse de Științe a primit un brevet pentru un sistem de transmitere a energiei de la o centrală solară orbitală către Pământ, potrivit datelor de pe site-ul Serviciului Federal pentru Proprietate Intelectuală.

Potrivit documentului, oamenii de știință propun să desfășoare o centrală solară spațială la o altitudine de 300 până la 1000 de kilometri și, atunci când zboară deasupra unui punct de primire la sol, să transmită energia acumulată în bateriile centralei cu ajutorul microundelor.

În același timp, un brevet american similar din 1971 este indicat în brevetul rus, în care ideea creării unei centrale solare spațiale a fost prezentată pentru prima dată. Apoi s-a propus plasarea centralei electrice pe o orbită geostaționară cu o altitudine de 36 de mii de kilometri, ceea ce i-ar permite să fie tot timpul practic deasupra aceleiași secțiuni a suprafeței Pământului și, astfel, să asigure un transfer constant de energie către Pământ.. Totuși, în acest caz, stația de recepție trebuie să fie situată la ecuator. Propunerea rusă face posibilă transferul de energie în alte regiuni ale Pământului.

În 2018, primul director general adjunct al holdingului Shvabe, Serghei Popov, într-un interviu acordat RIA Novosti, a declarat că oamenii de știință ruși dezvoltă un laser orbital cu o oglindă repetitoare, care va putea transmite energia solară în acele părți ale Pământ unde este imposibil sau extrem de dificil să construiești centrale electrice, inclusiv numărul către Arctica.

Sistemul de recunoaștere va permite dronelor să zboare de 10 ori mai repede și să nu se prăbușească

Inginerii de la Universitatea din Zurich (Elveția) au prezentat un sistem fundamental nou de evitare a coliziunilor pentru drone - nimic mai rapid și mai precis în lume încă. Ei au pornit de la faptul că viteze de reacție de 20-40 de milisecunde, ca în multe sisteme comerciale fără pilot, nu sunt suficiente pentru a organiza mișcarea în siguranță a dronelor zburătoare de mare viteză. Pentru a demonstra capacitățile creației lor, elvețienii au folosit jocul sărituri, învățând dronele să evite cu măiestrie mingile care zboară spre ei.

Problema cu timpul de reacție a dronelor la obstacole are două rădăcini. În primul rând, viteza mare de mișcare a vehiculelor zburătoare în comparație cu cele de la sol. În al doilea rând, puterea de calcul slabă, din cauza căreia sistemele de bord nu au timp să analizeze situația și să recunoască interferența. Ca soluție, inginerii au înlocuit senzorii cu „camere pentru evenimente”, mărind viteza de reacție la 3,5 milisecunde.

Camera pentru evenimente reacționează doar la modificările luminozității pixelilor individuali din cadru și îi ignoră pe alții, așa că trebuie să proceseze foarte puține informații pentru a detecta un obiect în mișcare pe un fundal static sau sedentar. De aici și viteza mare de reacție, dar în cursul experimentelor practice s-a dovedit că nici dronele existente și nici camerele în sine nu sunt potrivite în acest scop. Meritul inginerilor elvețieni este că au refăcut atât camerele cât și platforma quadcopterelor, plus că au dezvoltat algoritmii necesari, de fapt, creând un nou sistem.

Când joacă bouncer, o dronă cu un astfel de sistem în 90% din cazuri reușește să evite o minge care este aruncată asupra ei cu o viteză de 10 m / s, de la o distanță de numai 3 m. Și aceasta este în prezența doar a o cameră, dacă dimensiunea interferenței este cunoscută dinainte - prezența a două camere îi permite să calculeze cu exactitate toți parametrii interferenței și să ia decizia corectă. Acum inginerii lucrează la testarea sistemului în mișcare, atunci când zboară pe rute dificile. Conform calculelor lor, ca urmare, UAV-urile vor putea zbura de zece ori mai repede decât acum, fără riscul de coliziune.

Oamenii de știință din Singapore au învățat cum să facă un aerogel excelent din anvelope vechi

Oamenii de știință de la Universitatea Națională din Singapore au fost extrem de frustrați de faptul că doar 40% dintre anvelopele uzate merg spre reciclare, așa că și-au propus să găsească o soluție alternativă la această problemă. Nu a existat un plan clar, doar o idee - de a izola cauciucul de materialul anvelopei și de a-i da o nouă formă. De exemplu, transformați-o într-o bază poroasă de aerogel - o structură celulară în care celulele sunt umplute cu gaz.

Pe parcursul experimentelor, oamenii de știință au înmuiat fragmente subțiri de anvelope într-un amestec de solvenți „prietenos cu mediul” și apă pentru a curăța cauciucul de impurități. Apoi soluția a fost digerată până când s-a format o masă uniformă, răcită la -50 ° C și liofilizată într-o cameră de vid timp de 12 ore. Ieșirea a fost un aerogel dens și ușor.

Spre deosebire de alte tipuri de aerogeluri, versiunea pe bază de cauciuc s-a dovedit a fi de multe ori mai puternică. Și după aplicarea acoperirii din metoxitrimetilsilan, acesta a devenit și rezistent la apă, ceea ce i-a determinat imediat domeniul de aplicare promițător - ca sorbent pentru lichidarea scurgerilor de petrol. Gunoiul de ieri va ajuta la scăparea de un alt tip de deșeuri și poluare.

Dar, mai ales, oamenii de știință din Singapore sunt mulțumiți de partea economică a invenției. Crearea unei foi de aerogel de cauciuc cu o suprafață de 1 mp. iar 1 cm grosime durează 12-13 ore și costă 7 USD. Procesul poate fi ușor extins și transformat într-o afacere atractivă din punct de vedere comercial. Mai ales, având în vedere rezervele enorme și ieftinitatea materialului sursă.

Un taxi aerian fără pilot este în curs de dezvoltare în Federația Rusă

În Rusia este creat un taxi aerian fără pilot, care va putea transporta pasageri pe o distanță de 500 km cu o viteză de croazieră de 500 km/h. Primul model experimental este planificat să fie creat până în 2025, acesta va fi folosit pentru decolare și aterizare verticală.

Este de așteptat ca în continuare să fie produs un model de zbor, a cărui capacitate de transport va fi de 500 kg (patru pasageri), scrie ziarul Izvestia.

Un astfel de taxi aerian este conceput în primul rând pentru a fi utilizat în orașele cu o populație de peste un milion și în cele mai mari regiuni ale țării. Utilizarea vehiculului va deveni relevantă din cauza lipsei pistelor din Rusia, au explicat dezvoltatorii de la National Technology Initiative (NTI).

„Viteza mare a vehiculului va fi asigurată de o turbină cu gaz instalată la bord și conectată la un generator electric. Acesta alimentează șase motoare staționare printr-o baterie de supercondensatori”, a declarat Pavel Bulat, co-director adjunct al grupului de lucru Aeronet la NTI. Potrivit acestuia, motoarele se vor roti ridicând și susținând ventilatoare, care vor fi complet retractate în fuzelaj, care acționează ca o aripă. Controlul este planificat să fie efectuat prin cârme de reacție și prin schimbarea vectorului de tracțiune. Electronica de putere pentru mașină va fi realizată din carbură de siliciu în loc de siliciu tradițional.

Materialul caroseriei va fi, de asemenea, inovator. Designerii vor folosi cel mai recent aliaj de aluminiu și scandiu. A fost dezvoltat la Institutul rusesc de materiale de aviație. Acest lucru va crea un fuzelaj ușor sudat integral din metal.

Toyota și Lexus dezvoltă tehnologie pentru a face ca deturnarea mașinilor să nu aibă sens

Furtul de mașini este una dintre cele mai mari probleme cu care se confruntă proprietarii de mașini. Nici măcar sistemele de alarmă nu fac întotdeauna față sarcinii lor, dar producătorii au deja o soluție mai avansată. Din 2020, întreaga gamă de mărci Toyota și Lexus din Rusia va fi protejată de identificatorul unic antifurt T-Mark / L-Mark.

Identificatorul este un marcaj al unei mașini cu micropuncte dintr-un film cu diametrul de 1 mm, pe care este aplicat un cod PIN unic, asociat cu numărul VIN al unei anumite mașini. În total, până la 10.000 de astfel de puncte sunt aplicate pe diferite elemente și ansambluri ale caroseriei. Puteți verifica conformitatea acestora cu vehiculul „atașat” pe site-urile toyota.ru și lexus.ru.

Utilizarea marcajului permite agențiilor de aplicare a legii și cumpărătorilor de mașini uzate să verifice datele „pașaportului” ale mașinii cu data reală de fabricație, echipament, marca și numărul motorului și alte caracteristici. Producătorul poziționează identificatorii ca o soluție care reduce semnificativ interesul deturnatorilor pentru mașinile Toyota și Lexus și face posibilă excluderea posibilității de revânzare a vehiculelor de către aceștia pe piața secundară.

Prima mașină care a primit L-Mark pe piața internă a fost Lexus ES - conform producătorului, până în prezent nu au existat cazuri de furt al acestui sedan echipat cu marcaje antifurt. În plus, proprietarii de mașini marcate au reduceri de până la 15% la polița CASCO privind riscul de furt. Este de așteptat ca procesul de echipare a gamei de mărci Toyota și Lexus din Rusia cu T-Mark / L-Mark să fie finalizat în cursul anului 2020.

Motorul electric rusesc pe supraconductori va fi testat în zbor

Specialiștii de la TsIAM poartă numele PI Baranov a început pregătirile pentru testarea primei centrale electrice hibride din Rusia cu un motor electric. Despre asta a relatat cu o zi înainte RIA Novosti, referindu-se la serviciul de presă al centrului de teste științifice.

La mijlocul acestei luni, reprezentanți ai institutului au vizitat FSUE SibNIA im. SA Chaplygin”, unde au examinat laboratorul zburător de la baza Yak-40, unde se preconizează testarea unei unități promițătoare în viitor. Testele de zbor sunt de așteptat să aibă loc peste 2 ani. Este planificată instalarea celui mai recent motor electric de temperatură înaltă pe supraconductori și un sistem de răcire în nasul aeronavei, creat de ZAO Superox la ordinul FPI. Reamintim că această unitate este o dezvoltare casnică unică, care este capabilă să ofere un avantaj tangibil în densitatea puterii și eficiența componentelor unei instalații hibride, în comparație cu echipamentele electrice tradiționale.

La rândul său, în locul unuia dintre cele trei motoare din „coada” laboratorului zburător, va fi instalată o unitate turbină cu gaz cu turboax cu generator electric, dezvoltată de USATU. Unitățile și bateriile sistemului de control vor fi amplasate în cabina Yak-40. Inginerii de testare vor fi și ei acolo în timpul zborului. Scopul principal al viitoarelor teste este de a crea un demonstrator al unei centrale electrice hibride, care în viitor poate fi instalată pe aeronave rusești interregionale promițătoare.