TOP-9 banebrytende energisparende teknologier for fremtiden

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Ferske nyheter om vitenskap og teknologi. Vi publiserer de siste funnene til forskere, tekniske vurderinger, de siste nyhetene fra Internett og høyteknologi.

Ny solcelle slår effektivitetsrekord

Å stable perovskittsolceller på toppen av silisiumsolceller er en måte å øke mengden sollys som brukes.

Bruken av solcelleceller som en fornybar energikilde øker etter hvert som teknologien blir mer effektiv og rimeligere.

Å stable perovskittsolceller på toppen av silisiumceller er en måte å øke mengden sollys som brukes, og nå har forskere ved Australian National University slått en effektivitetsrekord for disse tandemsolcellene.

Forskerne sier at deres nye solceller basert på perovskitt og silisium har oppnådd 27,7 % effektivitet i å konvertere sollys til energi. Dette er mer enn det dobbelte av hva teknologien kunne ha produsert for bare fem år siden (13,7 prosent), og dette er et anstendig steg opp fra rapportene for to år siden – 25,2 prosent.

Interessant nok overgår teknologien allerede de fleste kommersielt tilgjengelige solcellepaneler, som svever rundt 20 prosent effektivitetsgrense. De er utelukkende basert på silisium og forventes å nå sin maksimale grense i løpet av de neste årene.

Både silisium og perovskitt er flinke til å omdanne sollys til energi, men sammen fungerer de enda bedre. Dette er fordi de to materialene absorberer lys med forskjellige bølgelengder – silisium samler hovedsakelig rødt og infrarødt lys, mens perovskitt spesialiserer seg på grønt og blått.

For å få mest mulig ut av dette, stabler forskerne gjennomskinnelige perovskittceller på toppen av silisiumceller. Perovskitt plukker opp det den trenger, mens andre bølgelengder filtreres til silisium.

Forskere jobber nå for å forbedre effektiviteten enda mer, med teknologien som kommersialiseres raskt. Effektiviteten må være rundt 30 prosent før det er levedyktig for masseproduksjon, ifølge forskerne, og dette forventes å skje innen 2023.

Nytt 3D-bildesystem kan fange enkeltfotoner

Ny teknologi er den første virkelige demonstrasjonen av støyreduksjon med enkeltfoton

Forskere ved Stevens Institute of Technology har laget et 3D-bildesystem som bruker lysets kvanteegenskaper til å lage bilder som er 40 000 ganger skarpere enn dagens teknologi. Oppdagelsen baner vei for effektiv bruk av LIDAR-systemet i selvkjørende biler og satellittkartsystemer, kommunikasjon i verdensrommet m.m.

Arbeidet tar for seg et langvarig problem med LIDAR, som skyter lasere mot fjerne mål og deretter oppdager reflektert lys. Mens lysdetektorene som brukes i disse systemene er følsomme nok til å lage detaljerte bilder av noen få fotoner - bittesmå lyspartikler, er det vanskelig å skille reflekterte fragmenter av laserlys fra lysere bakgrunnslys som sollys.

"Jo mer følsomme sensorene våre blir, jo mer følsomme blir de for bakgrunnsstøy," sier forskerne. "Dette er problemet vi prøver å løse for øyeblikket." Den nye teknologien er den første virkelige demonstrasjonen av enkeltfotonstøyundertrykkelse ved bruk av en teknikk kalt Quantum Parametric Sorting Mode eller QPMS, som først ble foreslått i 2017.

I motsetning til de fleste støyfiltreringsverktøy som er avhengige av programvare etterbehandling for å rydde opp i støyende bilder, validerer QPMS kvantelyssignaturer ved å bruke eksotisk ikke-lineær optikk for å lage eksponentielt renere bilder på sensornivå.

Å finne et spesifikt foton som bærer informasjon blant bakgrunnsstøy er som å prøve å rive ett snøfnugg ut av en snøstorm - men det var akkurat det forskerne lyktes med. De beskriver en metode for å innprente visse kvanteegenskaper i en utgående puls av laserlys og deretter filtrere det innkommende lyset slik at sensoren bare oppdager fotoner med samsvarende kvanteegenskaper.

Resultatet: et bildesystem som er utrolig følsomt for fotoner som kommer tilbake fra målet, men som ignorerer praktisk talt alle uønskede støyende fotoner. Denne tilnærmingen produserer skarpe 3D-bilder, selv når hvert foton som bærer signalet overdøves av mange flere støyende fotoner.

"Ved å fjerne den første fotondeteksjonen, flytter vi grensene for nøyaktig 3D-bildebehandling i 'støyende' miljøer," sa Patrick Rain, hovedforfatter av studien. "Vi har vist at vi kan redusere mengden støy med omtrent 40 000 ganger hva den mest avanserte bildeteknologien kan gi."

Rent praktisk kan QPMS-støyreduksjon gjøre det mulig å bruke LIDAR til å lage nøyaktige, detaljerte 3D-bilder på avstander på opptil 30 kilometer. QPMS kan også brukes til kommunikasjon i dype rom, hvor sterk gjenskinn fra solen vanligvis overdøver fjerne laserpulser. Det mest spennende er kanskje at denne teknologien også kan gi forskere et klarere syn på de mest sensitive delene av menneskekroppen.

Ved å tilby nesten lydløs enkeltfoton-avbildning, vil systemet hjelpe forskere med å lage klare, svært detaljerte bilder av den menneskelige netthinnen ved å bruke nesten usynlige, svake laserstråler som ikke vil skade øyets sensitive vev.

Nanosatellitt "Svane" vil bli sendt ut i verdensrommet på et solseil

Den russiske nanosatellitten «Lebed» kan bli det første romfartøyet som forlater jordens bane ved hjelp av et solseil. En flymodell av satellitten kan presenteres om tre år, hvoretter en testflyging følger.

Teknikken er planlagt brukt til forskningsoppdrag, som vil bli billigere på grunn av at man slutter å bruke tunge fremdriftsmotorer - dette vil redusere totalvekten til den innenlandske sonden. Hovedforskjellen mellom Lebed og utenlandsk design er den unike rotordesignen til det to-bladede seilet, som gjør det mulig å tidoble området. Som universitetslektor ved Moskva statlige tekniske universitet heter. Bauman Alexander Popov, et to-bladet roterende seil, patentert av universitetet, vil bli installert på Swan, som ikke krever en ramme for å utplassere. "Takket være dette forventer vi å øke området tidoblet med samme vekt av strukturen," bemerket forskeren.

Ifølge Popov vil den nye enheten bli levert av en bærerakett i en bane med en høyde på 1000 km. Etter det vil den begynne en kontrollert rotasjon, initiert av shunting av elektrotermiske motorer - resistojets (de vil motta den nødvendige energien fra solcellepaneler). Samtidig vil det på grunn av sentrifugalkraften skytes ut to seil med ensidig reflekterende belegg fra spesialsylindre på begge sider av satellitten. Deres totale lengde vil være omtrent 320 m.

Forskere har patentert systemet for strømforsyning til jorden fra verdensrommet

Moscow Radio Engineering Institute ved det russiske vitenskapsakademiet fikk patent på et system for overføring av energi fra et solenergianlegg i bane til jorden, ifølge dataene på nettstedet til Federal Service for Intellectual Property.

I følge dokumentet foreslår forskere å distribuere et romsolkraftverk i en høyde på 300 til 1000 kilometer og, når de flyr over et bakkemottakspunkt, overføre energien som er akkumulert i kraftverkets batterier ved hjelp av mikrobølger.

Samtidig er et lignende amerikansk patent fra 1971 indikert i det russiske patentet, der ideen om å lage et solromkraftverk først ble fremmet. Deretter ble det foreslått å plassere kraftverket i en geostasjonær bane med en høyde på 36 tusen kilometer, noe som ville tillate det å være hele tiden praktisk talt over samme seksjon av jordoverflaten og dermed sikre en konstant overføring av energi til jorden. Men i dette tilfellet må mottaksstasjonen være plassert ved ekvator. Det russiske forslaget gjør det mulig å overføre energi til andre regioner på jorden.

I 2018 sa den første visedirektøren for Shvabe-holdingen, Sergei Popov, i et intervju med RIA Novosti, at russiske forskere utvikler en orbitallaser med et repeaterspeil, som vil være i stand til å overføre solenergi til de delene av Jorden hvor det er umulig eller ekstremt vanskelig å bygge kraftverk, inkludert antall til Arktis.

Gjenkjenningssystemet vil tillate droner å fly 10 ganger raskere og ikke krasje

Ingeniører fra Universitetet i Zürich (Sveits) har presentert et fundamentalt nytt kollisjonsforebyggelsessystem for droner – ingenting raskere og mer nøyaktig i verden ennå. De gikk ut fra det faktum at reaksjonshastigheter på 20-40 millisekunder, som i mange kommersielle ubemannede systemer, ikke er nok til å organisere sikker bevegelse av høyhastighets flygende droner. For å demonstrere evnene til deres hjernebarn, brukte sveitserne sprettspillet, og lærte droner å mesterlig unngå baller som flyr mot dem.

Problemet med droners reaksjonstid på hindringer har to røtter. For det første den høye bevegelseshastigheten til flygende kjøretøy sammenlignet med bakken. For det andre, svak datakraft, på grunn av hvilken ombordsystemer ikke har tid til å analysere situasjonen og gjenkjenne forstyrrelsen. Som en løsning byttet ingeniørene ut sensorene med "hendelseskameraer", og økte reaksjonshastigheten til 3,5 millisekunder.

Hendelseskameraet reagerer kun på endringer i lysstyrken til individuelle piksler i bildet og ignorerer andre, så det trenger å behandle svært lite informasjon for å oppdage et objekt i bevegelse mot en statisk eller stillesittende bakgrunn. Derav den høye reaksjonshastigheten, men i løpet av praktiske eksperimenter viste det seg at verken de eksisterende dronene eller selve kameraene er egnet til dette formålet. Fordelen til de sveitsiske ingeniørene er at de omskapte både kameraene og plattformen til quadcopters, pluss at de utviklet de nødvendige algoritmene, faktisk, og skapte et nytt system.

Når du spiller sprett, klarer en drone med et slikt system i 90% av tilfellene å unngå en ball som kastes mot den med en hastighet på 10 m/s, fra en avstand på bare 3 m. Og dette er kun i nærvær av ett kamera, hvis størrelsen på interferensen er kjent på forhånd - tilstedeværelsen av to kameraer lar ham beregne alle parameterne for interferensen nøyaktig og ta den riktige avgjørelsen. Nå jobber ingeniører med å teste systemet i bevegelse, når de flyr på vanskelige ruter. Som et resultat av deres beregninger vil UAV-er kunne fly ti ganger raskere enn nå, uten fare for kollisjon.

Singapore-forskere har lært hvordan man lager utmerket aerogel fra gamle dekk

Forskere ved National University of Singapore var ekstremt frustrerte over det faktum at bare 40 % av brukte dekk går til resirkulering, så de satte i gang for å finne en alternativ løsning på dette problemet. Det var ingen klar plan, bare en idé - å isolere gummi fra dekkmaterialet og gi det en ny form. Gjør den for eksempel om til en porøs aerogelbase - en cellulær struktur der cellene er fylt med gass.

I løpet av eksperimentene dynket forskerne tynne fragmenter av dekk i en blanding av "miljøvennlige" løsemidler og vann for å rense gummien fra urenheter. Deretter ble løsningen fordøyd til en jevn masse ble dannet, avkjølt til -50°C og lyofilisert i et vakuumkammer i 12 timer. Utgangen var en tett og lett aerogel.

I motsetning til andre typer aerogel, viste den gummibaserte versjonen seg å være mange ganger sterkere. Og etter å ha påført belegget fra metoksytrimetylsilan, ble det også vannbestandig, noe som umiddelbart avgjorde dets lovende bruksområde - som sorbent for likvidering av oljesøl. Gårsdagens søppel skal bidra til å bli kvitt en annen type avfall og forurensning.

Men mest av alt er Singapore-forskere fornøyd med den økonomiske siden av oppfinnelsen. Opprettelse av et ark med gummiaerogel med et areal på 1 kvm. og 1 cm tykk tar 12-13 timer og koster $ 7. Prosessen kan enkelt skaleres opp og gjøres om til en kommersielt attraktiv virksomhet. Spesielt med tanke på de enorme reservene og billigheten til kildematerialet.

En ubemannet lufttaxi er under utvikling i den russiske føderasjonen

En ubemannet lufttaxi blir opprettet i Russland, som vil kunne transportere passasjerer over en avstand på 500 km med en marsjfart på 500 km/t. Den første eksperimentelle modellen er planlagt opprettet innen 2025, den skal brukes til vertikal start og landing.

Det forventes at det vil bli produsert ytterligere en flymodell, hvis bæreevne vil være 500 kg (fire passasjerer), skriver avisen Izvestia.

En slik lufttaxi er først og fremst designet for bruk i byer med over én million innbyggere og i landets største regioner. Bruken av kjøretøyet vil bli aktuelt på grunn av mangelen på rullebaner i Russland, forklarte utviklerne fra National Technology Initiative (NTI).

«Den høye hastigheten til kjøretøyet vil sikres av en gassturbinenhet installert om bord og koblet til en elektrisk generator. Den mater seks stasjonære motorer gjennom et batteri av superkondensatorer, sier Pavel Bulat, nestleder i Aeronet-arbeidsgruppen ved NTI. Ifølge ham vil motorene rotere løfte- og støttevifter, som vil trekkes helt inn i flykroppen, som fungerer som en vinge. Kontrollen er planlagt utført med jet-ror og ved å endre skyvevektoren. Kraftelektronikken til bilen skal være laget av silisiumkarbid i stedet for tradisjonell silisium.

Kroppsmaterialet vil også være nyskapende. Designerne kommer til å bruke den nyeste aluminium- og skandiumlegeringen. Den ble utviklet ved All-Russian Institute of Aviation Materials. Dette vil skape en lett sveiset skrog av metall.

Toyota og Lexus utvikler teknologi for å gjøre bilkapring meningsløst

Biltyveri er en av de største problemene som bileiere står overfor. Selv alarmsystemer takler ikke alltid oppgaven sin, men produsentene har allerede en mer avansert løsning. Fra 2020 vil hele utvalget av Toyota- og Lexus-merker i Russland være beskyttet av den unike anti-tyveriidentifikatoren T-Mark / L-Mark.

Identifikatoren er en merking av en bil med mikroprikker fra en film med en diameter på 1 mm, hvor en unik PIN-kode er påført, knyttet til VIN-nummeret til en bestemt bil. Totalt brukes opptil 10 000 slike poeng på ulike kroppselementer og sammenstillinger. Du kan sjekke deres samsvar med det "vedlagte" kjøretøyet på nettstedene toyota.ru og lexus.ru.

Bruken av merking tillater rettshåndhevelsesbyråer og kjøpere av brukte biler å verifisere "pass"-dataene til bilen med den faktiske datoen for produksjonen, utstyr, merke og motornummer og andre egenskaper. Produsenten posisjonerer identifikatorer som en løsning som betydelig reduserer kaprernes interesse for Toyota- og Lexus-biler og gjør det mulig å utelukke muligheten for videresalg av kjøretøy fra dem på annenhåndsmarkedet.

Den første bilen som mottok L-merket på hjemmemarkedet var Lexus ES - ifølge produsenten har det til dags dato ikke vært noen tilfeller av tyveri av denne sedanen utstyrt med tyverisikringsmerker. I tillegg har eiere av merkede biler rabatter på opptil 15 % på CASCOs policy om tyveririsiko. Det forventes at prosessen med å utstyre utvalget av Toyota- og Lexus-merker i Russland med T-Mark / L-Mark vil bli fullført i løpet av 2020.

Russisk elektrisk motor på superledere skal testes under flyging

Spesialister fra TsIAM oppkalt etter PI Baranov begynte forberedelsene til å teste det første hybridkraftverket i Russland med en elektrisk motor. RIA Novosti rapporterte om det dagen før, med henvisning til pressetjenesten til det vitenskapelige testsenteret.

I midten av denne måneden besøkte representanter for instituttet FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , hvor de undersøkte det flygende laboratoriet ved Yak-40-basen, hvor det er planlagt å teste en lovende enhet i fremtiden. Flytester forventes å finne sted om 2 år. Det er planlagt å installere den nyeste høytemperaturelektriske motoren på superledere og et kjølesystem i nesen av flyet, laget av ZAO Superox etter ordre fra FPI. Husk at denne enheten er en unik innenlandsk utvikling, som er i stand til å gi en konkret fordel i krafttetthet og effektiviteten til komponentene i en hybridinstallasjon, sammenlignet med tradisjonelt elektrisk utstyr.

På sin side, i stedet for en av de tre motorene i "halen" til det flygende laboratoriet, vil en turboaksel-gassturbinenhet med en elektrisk generator, utviklet av USATU, bli installert. Kontrollsystemenheter og batterier vil bli plassert i Yak-40-kabinen. Testingeniører vil også være der under flyturen. Hovedmålet med de kommende testene er å lage en demonstrator av et hybridkraftverk, som i fremtiden kan installeres på lovende interregionale russiske fly.