TOP-9 probojnih tehnologija za uštedu energije budućnosti

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Svježe vijesti o znanosti i tehnologiji. Objavljujemo najnovija otkrića znanstvenika, tehničke preglede, najnovije vijesti s interneta i hi-tech.

Nova solarna ćelija oborila je rekord učinkovitosti

Slaganje perovskitnih solarnih ćelija na silikonske solarne ćelije jedan je od načina da se poveća količina korištene sunčeve svjetlosti.

Korištenje solarnih fotonaponskih ćelija kao obnovljivog izvora energije je u porastu kako tehnologija postaje učinkovitija i jeftinija.

Slaganje perovskitnih solarnih ćelija na silikonske ćelije jedan je od načina da se poveća količina korištene sunčeve svjetlosti, a sada su istraživači s Australskog nacionalnog sveučilišta oborili rekord učinkovitosti ovih tandemskih solarnih ćelija.

Istraživači kažu da su njihove nove solarne ćelije na bazi perovskita i silicija postigle učinkovitost od 27,7% u pretvaranju sunčeve svjetlosti u energiju. To je više nego dvostruko više od onoga što je tehnologija mogla proizvesti prije samo pet godina (13,7 posto), a to je pristojan korak u odnosu na izvješća od prije dvije godine - 25,2 posto.

Zanimljivo je da tehnologija već nadmašuje većinu komercijalno dostupnih solarnih panela, koji se kreću oko oznake učinkovitosti od 20 posto. Temelje se isključivo na siliciju i očekuje se da će dosegnuti svoju maksimalnu granicu u sljedećih nekoliko godina.

I silicij i perovskit su dobri u pretvaranju sunčeve svjetlosti u energiju, ali zajedno rade još bolje. To je zato što dva materijala apsorbiraju svjetlost različitih valnih duljina - silicij skuplja uglavnom crvenu i infracrvenu svjetlost, dok je perovskit specijaliziran za zelenu i plavu.

Kako bi to maksimalno iskoristili, istraživači slažu prozirne perovskitne stanice na one od silicija. Perovskit pokupi ono što mu treba, dok se ostale valne duljine filtriraju do silicija.

Znanstvenici sada rade na još većem poboljšanju učinkovitosti, a komercijalizacija tehnologije se brzo približava. Prema istraživačima, učinkovitost mora biti oko 30 posto prije nego što postane održiva za masovnu proizvodnju, a očekuje se da će se to dogoditi do 2023. godine.

Novi sustav 3D snimanja može uhvatiti pojedinačne fotone

Nova tehnologija je prva stvarna demonstracija redukcije šuma s jednim fotonom

Istraživači sa Stevens Institute of Technology stvorili su sustav 3D snimanja koji koristi kvantna svojstva svjetlosti za stvaranje slika koje su 40.000 puta oštrije od trenutne tehnologije. Ovo otkriće utire put za učinkovito korištenje LIDAR sustava u samovozećim automobilima i sustavima za satelitsko mapiranje, komunikacijama u svemiru itd.

Rad se bavi dugogodišnjim problemom s LIDAR-om, koji ispaljuje lasere na udaljene ciljeve, a zatim detektira reflektiranu svjetlost. Dok su detektori svjetlosti koji se koriste u ovim sustavima dovoljno osjetljivi da stvore detaljne slike nekoliko fotona - sićušnih čestica svjetlosti, teško je razlikovati reflektirane fragmente laserskog svjetla od svjetlije pozadinske svjetlosti kao što je sunčeva svjetlost.

"Što naši senzori postaju osjetljiviji, to postaju osjetljiviji na pozadinsku buku", kažu znanstvenici. "Ovo je problem koji trenutno pokušavamo riješiti." Nova tehnologija je prva stvarna demonstracija supresije šuma s jednim fotonom pomoću tehnike nazvane Quantum Parametric Sorting Mode ili QPMS, koja je prvi put predložena 2017.

Za razliku od većine alata za filtriranje šuma koji se oslanjaju na softversku naknadnu obradu za čišćenje slika s bukom, QPMS provjerava kvantne svjetlosne potpise koristeći egzotičnu nelinearnu optiku za stvaranje eksponencijalno čišćih slika na razini senzora.

Pronalaženje određenog fotona koji nosi informaciju usred pozadinske buke je kao da pokušavate ugrabiti jednu pahulju iz mećave - ali upravo je to ono što je istraživačima uspjelo. Oni opisuju metodu utiskivanja određenih kvantnih svojstava u izlazni impuls laserske svjetlosti, a zatim filtriranje dolaznog svjetla tako da senzor detektira samo fotone s odgovarajućim kvantnim svojstvima.

Rezultat: sustav za snimanje koji je nevjerojatno osjetljiv na fotone koji se vraćaju sa svoje mete, ali koji zanemaruje gotovo sve neželjene bučne fotone. Ovaj pristup proizvodi oštre 3D slike, čak i kada je svaki foton koji nosi signal prigušen s mnogo više bučnih fotona.

"Brisanjem početne detekcije fotona, pomičemo granice točne 3D slike u 'bučnim' okruženjima", rekao je Patrick Rain, glavni autor studije. "Pokazali smo da možemo smanjiti količinu šuma za oko 40 000 puta više nego što može pružiti najnaprednija tehnologija snimanja."

U praksi, QPMS redukcija šuma može omogućiti korištenje LIDAR-a za stvaranje točnih, detaljnih 3-D slika na udaljenostima do 30 kilometara. QPMS se također može koristiti za komunikaciju u dubokom svemiru, gdje oštar odsjaj sunca obično prigušuje udaljene laserske impulse. Možda najuzbudljivije, ova tehnologija također može dati istraživačima jasniji pogled na najosjetljivije dijelove ljudskog tijela.

Pružajući gotovo nečujnu jednofotonsku sliku, sustav će pomoći istraživačima stvoriti jasne, vrlo detaljne slike ljudske mrežnice koristeći gotovo nevidljive, slabe laserske zrake koje neće oštetiti osjetljiva tkiva oka.

Nanosatelit "Labud" bit će poslan u svemir na solarnom jedru

Ruski nanosatelit "Lebed" mogao bi postati prva letjelica koja će napustiti Zemljinu orbitu koristeći solarno jedro. Model leta satelita može se predstaviti za tri godine, nakon čega slijedi probni let.

Tehnika se planira koristiti za istraživačke misije, koje će pojeftiniti zbog napuštanja uporabe teških pogonskih motora - to će smanjiti ukupnu težinu domaće sonde. Glavna razlika između Lebeda i inozemnog dizajna je jedinstveni dizajn rotora jedra s dvije oštrice, koji omogućuje deseterostruko povećanje njegove površine. Kao viši predavač Moskovskog državnog tehničkog sveučilišta nazvan. Bauman Alexander Popov, rotacijsko jedro s dvije oštrice, patentirano od strane sveučilišta, bit će ugrađeno na Swan, za koje nije potreban okvir za postavljanje. "Zahvaljujući tome, očekujemo deseterostruko povećanje njegove površine s istom težinom strukture", istaknuo je znanstvenik.

Prema riječima Popova, novi uređaj će biti dopremljen lansirnom raketom u orbitu na visini od 1000 km. Nakon toga će započeti kontroliranu rotaciju, pokrenutu ranžirnim elektrotermalnim motorima - otpornicima (potrebnu energiju će primati od solarnih panela). Istovremeno, zbog centrifugalne sile, iz posebnih cilindara s obje strane satelita bit će lansirana dva jedra s jednostranim reflektirajućim premazom. Njihova ukupna dužina bit će oko 320 m.

Znanstvenici su patentirali sustav napajanja Zemlje iz svemira

Moskovski radiotehnički institut Ruske akademije znanosti dobio je patent za sustav za prijenos energije iz orbitalne solarne elektrane na Zemlju, pokazuju podaci na web stranici Federalne službe za intelektualno vlasništvo.

Prema dokumentu, znanstvenici predlažu postavljanje svemirske solarne elektrane na visinu od 300 do 1000 kilometara i pri prelijetanju zemaljske prijemne točke prenijeti energiju akumuliranu u baterijama elektrane pomoću mikrovalova.

Istodobno, sličan američki patent iz 1971. naveden je u ruskom patentu, u kojem je prvi put iznesena ideja o stvaranju solarne svemirske elektrane. Tada je predloženo postavljanje elektrane u geostacionarnu orbitu s visinom od 36 tisuća kilometara, što bi joj omogućilo da cijelo vrijeme bude praktički iznad istog dijela Zemljine površine i na taj način osiguralo stalan prijenos energije na Zemlju.. Međutim, u ovom slučaju, prijemna stanica mora biti smještena na ekvatoru. Ruski prijedlog omogućuje prijenos energije u druge regije Zemlje.

Godine 2018., prvi zamjenik generalnog direktora holdinga Shvabe, Sergej Popov, u intervjuu za RIA Novosti rekao je da ruski znanstvenici razvijaju orbitalni laser s repetitorskim zrcalom, koji će moći prenositi sunčevu energiju na te dijelove Zemlja na kojoj je nemoguće ili iznimno teško graditi elektrane, uključujući i Arktik.

Sustav za prepoznavanje omogućit će dronovi da lete 10 puta brže i da se ne sruše

Inženjeri sa Sveučilišta u Zürichu (Švicarska) predstavili su temeljno novi sustav izbjegavanja sudara za bespilotne letjelice – još ništa brže i preciznije u svijetu. Polazili su od činjenice da brzine reakcije od 20-40 milisekundi, kao u mnogim komercijalnim bespilotnim sustavima, nisu dovoljne za organiziranje sigurnog kretanja brzih letećih dronova. Kako bi demonstrirali sposobnosti svoje zamisli, Švicarci su koristili igru izbacivača, učeći dronove da majstorski izbjegavaju lopte koje lete na njih.

Problem s vremenom reakcije dronova na prepreke ima dva korijena. Prvo, velika brzina kretanja letećih vozila u usporedbi s zemaljskim. Drugo, slaba računalna snaga, zbog koje sustavi na vozilu nemaju vremena analizirati situaciju i prepoznati smetnje. Kao rješenje, inženjeri su senzore zamijenili "kamerama za događaje", povećavši brzinu reakcije na 3,5 milisekundi.

Kamera za događaje reagira samo na promjene svjetline pojedinačnih piksela u kadru i zanemaruje ostale, pa treba obraditi vrlo malo informacija kako bi detektirala pokretni objekt na statičkoj ili sjedilačkoj pozadini. Otuda velika brzina reakcije, no tijekom praktičnih eksperimenata pokazalo se da ni postojeći dronovi ni same kamere nisu prikladne za tu svrhu. Zasluga švicarskih inženjera je što su preradili i kamere i platformu kvadrokoptera, plus razvili su potrebne algoritme, zapravo stvarajući novi sustav.

Kada igra izbacivač, dron s takvim sustavom u 90% slučajeva uspijeva izbjeći loptu koja mu je bačena brzinom od 10 m/s, s udaljenosti od samo 3 m. I to u prisutnosti samo jedna kamera, ako je veličina smetnje unaprijed poznata - a prisutnost dvije kamere omogućuje mu da točno izračuna sve parametre smetnje i donese pravu odluku. Sada inženjeri rade na testiranju sustava u pokretu, kada lete na teškim rutama. Prema njihovim izračunima, zbog toga će bespilotne letjelice moći letjeti deset puta brže nego sada, bez opasnosti od sudara.

Singapurski znanstvenici naučili su kako napraviti izvrstan aerogel od starih guma

Znanstvenici s Nacionalnog sveučilišta u Singapuru bili su iznimno frustrirani činjenicom da samo 40% rabljenih guma ide na recikliranje, pa su krenuli u traženje alternativnog rješenja za ovaj problem. Nije bilo jasnog plana, samo ideja - izolirati gumu od materijala gume i dati joj novi oblik. Na primjer, pretvorite ga u poroznu bazu aerogela - staničnu strukturu u kojoj su stanice ispunjene plinom.

Tijekom eksperimenata, znanstvenici su natopili tanke dijelove guma u mješavinu "ekološki prihvatljivih" otapala i vode kako bi očistili gumu od nečistoća. Zatim se otopina digestira dok se ne formira jednolična masa, ohladi na -50°C i liofilizira u vakuumskoj komori 12 sati. Rezultat je bio gusti i lagani aerogel.

Za razliku od drugih vrsta aerogela, verzija na bazi gume pokazala se višestruko jačom. A nakon nanošenja premaza od metoksitrimetilsilana, postao je i vodootporan, što je odmah odredilo njegovo obećavajuće područje primjene - kao sorbent za likvidaciju izlijevanja nafte. Jučerašnje smeće pomoći će da se riješite druge vrste otpada i onečišćenja.

Ali najviše od svega, singapurski znanstvenici su zadovoljni ekonomskom stranom izuma. Izrada lima gumenog aerogela površine 1 m². a debljine 1 cm traje 12-13 sati i košta 7 dolara. Proces se lako može povećati i pretvoriti u komercijalno atraktivan posao. Pogotovo s obzirom na ogromne rezerve i jeftinost izvornog materijala.

Bespilotni zračni taksi se razvija u Ruskoj Federaciji

U Rusiji se stvara zračni taksi bez posade koji će moći prevoziti putnike na udaljenosti od 500 km pri brzini krstarenja od 500 km/h. Prvi eksperimentalni model planira se izraditi do 2025. godine, koristit će se za vertikalno polijetanje i slijetanje.

Očekuje se daljnja proizvodnja letačkog modela, čija će nosivost biti 500 kg (četiri putnika), piše list Izvestia.

Takav zračni taksi prvenstveno je dizajniran za korištenje u gradovima s više od milijun stanovnika i u najvećim regijama zemlje. Korištenje vozila postat će relevantno zbog nedostatka uzletno-sletnih staza u Rusiji, objasnili su programeri iz Nacionalne tehnološke inicijative (NTI).

“Veliku brzinu vozila osiguravat će plinska turbina koja je ugrađena na brodu i spojena na električni generator. Napaja šest stacionarnih motora kroz bateriju superkondenzatora “, rekao je Pavel Bulat, zamjenik sudirektora radne skupine Aeronet u NTI. Prema njegovim riječima, motori će rotirati podizne i potporne ventilatore, koji će biti potpuno uvučeni u trup, koji djeluje kao krilo. Planirano je upravljanje mlaznim kormilima i promjenom vektora potiska. Energetska elektronika za automobil bit će izrađena od silicij karbida umjesto tradicionalnog silicija.

Materijal tijela također će biti inovativan. Dizajneri će koristiti najnoviju leguru aluminija i skandija. Razvijen je na Sveruskom institutu za zrakoplovne materijale. To će stvoriti lagani zavareni trup od svih metala.

Toyota i Lexus razvijaju tehnologiju kako bi krađu automobila obesmislili

Krađa automobila jedna je od najvećih problema s kojima se susreću vlasnici automobila. Čak se i alarmni sustavi ne nose uvijek sa svojim zadatkom, ali proizvođači već imaju naprednije rješenje. Od 2020. cijeli asortiman marki Toyota i Lexus u Rusiji bit će zaštićen jedinstvenim protuprovalnim identifikatorom T-Mark / L-Mark.

Identifikator je oznaka automobila s mikrotočkama iz filma promjera 1 mm, na koji je primijenjen jedinstveni PIN-kod, povezan s VIN-brojem određenog automobila. Ukupno se na različite elemente karoserije i sklopove primjenjuje do 10.000 takvih točaka. Njihovu usklađenost s "prikačenim" vozilom možete provjeriti na stranicama toyota.ru i lexus.ru.

Korištenje označavanja omogućuje agencijama za provođenje zakona i kupcima rabljenih automobila provjeru podataka o "putovnici" automobila sa stvarnim datumom njegove proizvodnje, opremom, markom i brojem motora te drugim karakteristikama. Proizvođač identifikatore pozicionira kao rješenje koje značajno smanjuje interes otmičara za Toyote i Lexus automobile i omogućuje isključivanje mogućnosti njihove preprodaje vozila na sekundarnom tržištu.

Prvi automobil koji je dobio L-oznaku na domaćem tržištu bio je Lexus ES - prema proizvođaču, do danas nije bilo slučajeva krađe ove limuzine opremljene protuprovalnim oznakama. Osim toga, vlasnici označenih automobila imaju popuste do 15% na KASCO policu na rizik od krađe. Očekuje se da će proces opremanja asortimana marke Toyota i Lexus u Rusiji oznakom T-Mark / L-Mark biti završen tijekom 2020. godine.

Ruski elektromotor na supravodičima bit će testiran u letu

Stručnjaci iz TsIAM-a po imenu PI Baranov započeo je pripreme za testiranje prve hibridne elektrane u Rusiji s električnim motorom. RIA Novosti je o tome izvijestila dan ranije, pozivajući se na press službu Centra za znanstveno ispitivanje.

Sredinom ovog mjeseca predstavnici instituta posjetili su FSUE SibNIA im. SA Chaplygin“, gdje su pregledali leteći laboratorij u bazi Yak-40, gdje se planira testiranje jedne perspektivne jedinice u budućnosti. Očekuje se da će se testovi letenja održati za 2 godine. Planira se ugradnja najnovijeg visokotemperaturnog elektromotora na supravodiče i sustava hlađenja u nosu zrakoplova, koji je izradio ZAO Superox po nalogu FPI. Podsjetimo da je ova jedinica jedinstveni domaći razvoj, koji može pružiti opipljivu prednost u gustoći snage i učinkovitosti komponenti hibridne instalacije u usporedbi s tradicionalnom električnom opremom.

Zauzvrat, umjesto jednog od tri motora u "repu" letećeg laboratorija bit će ugrađena turboosovinska plinska turbina s električnim generatorom, koju je razvio USATU. Jedinice upravljačkog sustava i baterije bit će smještene u kabini Yak-40. Tijekom leta bit će tu i testni inženjeri. Glavni cilj nadolazećih testova je stvoriti demonstrator hibridne elektrane, koji će se u budućnosti moći instalirati na perspektivne međuregionalne ruske zrakoplove.