TOP-9 proveržio energijos taupymo technologijos ateityje

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Naujos mokslo ir technologijų naujienos. Skelbiame naujausius mokslininkų atradimus, technines apžvalgas, naujausias žinias iš interneto ir aukštųjų technologijų.

Naujas saulės elementas sumušė efektyvumo rekordą

Perovskito saulės elementų sudėjimas ant silicio saulės elementų yra vienas iš būdų padidinti naudojamą saulės spindulių kiekį.

Saulės fotovoltinių elementų, kaip atsinaujinančios energijos šaltinio, naudojimas didėja, nes technologija tampa efektyvesnė ir pigesnė.

Perovskito saulės elementų sudėjimas ant silicio elementų yra vienas iš būdų padidinti saulės šviesos kiekį, o dabar Australijos nacionalinio universiteto mokslininkai sumušė šių tandeminių saulės elementų efektyvumo rekordą.

Tyrėjai teigia, kad jų nauji saulės elementai, pagaminti iš perovskito ir silicio, pasiekė 27,7% efektyvumą paverčiant saulės šviesą energija. Tai yra daugiau nei dvigubai daugiau nei prieš penkerius metus (13,7 proc.), palyginti su pranešimais prieš dvejus metus – 25,2 proc.

Įdomu tai, kad ši technologija jau pranoksta daugumą parduodamų saulės baterijų, kurios svyruoja apie 20 procentų efektyvumo ribą. Jie yra pagaminti tik iš silicio ir tikimasi, kad per ateinančius kelerius metus pasieks didžiausią ribą.

Ir silicis, ir perovskitas gerai paverčia saulės šviesą energija, tačiau kartu jie veikia dar geriau. Taip yra todėl, kad dvi medžiagos sugeria skirtingo bangos ilgio šviesą – silicis daugiausia renka raudoną ir infraraudonąją šviesą, o perovskitas specializuojasi žalioje ir mėlynoje.

Kad išnaudotų visas galimybes, mokslininkai ant silicio sukrauna permatomas perovskito ląsteles. Perovskitas pasiima tai, ko jam reikia, o kiti bangos ilgiai filtruojami iki silicio.

Sparčiai artėjant technologijų komercializacijai, mokslininkai dabar stengiasi dar labiau pagerinti efektyvumą. Pasak mokslininkų, efektyvumas turi būti apie 30 procentų, kad jis būtų gyvybingas masinei gamybai, ir tikimasi, kad tai įvyks iki 2023 m.

Nauja 3D vaizdo gavimo sistema gali užfiksuoti pavienius fotonus

Nauja technologija yra pirmasis tikras vieno fotono triukšmo mažinimo demonstravimas

Stevenso technologijos instituto mokslininkai sukūrė 3D vaizdo gavimo sistemą, kuri naudoja šviesos kvantines savybes, kad sukurtų 40 000 kartų ryškesnius vaizdus nei dabartinės technologijos. Šis atradimas atveria kelią efektyviam LIDAR sistemos naudojimui savarankiškai važiuojančiuose automobiliuose ir palydovinių žemėlapių sistemose, komunikacijose erdvėje ir kt.

Darbe sprendžiama ilgalaikė LIDAR problema, kuri paleidžia lazerius į tolimus taikinius ir aptinka atspindėtą šviesą. Nors šiose sistemose naudojami šviesos detektoriai yra pakankamai jautrūs, kad sukurtų detalius kelių fotonų – mažyčių šviesos dalelių – vaizdus, sunku atskirti atsispindėjusius lazerio šviesos fragmentus nuo ryškesnės foninės šviesos, pavyzdžiui, saulės šviesos.

„Kuo jautresni tampa mūsų jutikliai, tuo jautresni foniniam triukšmui“, – sako mokslininkai. „Tai yra problema, kurią šiuo metu bandome išspręsti. Naujoji technologija yra pirmasis tikras vieno fotono triukšmo slopinimo demonstravimas naudojant techniką, vadinamą kvantinio parametrinio rūšiavimo režimu arba QPMS, kuri pirmą kartą buvo pasiūlyta 2017 m.

Skirtingai nuo daugelio triukšmo filtravimo įrankių, kurie naudojasi programine įranga, kad išvalytumėte triukšmingus vaizdus, QPMS patvirtina kvantinius šviesos parašus naudodama egzotišką netiesinę optiką, kad jutiklio lygiu sukurtų eksponentiškai švaresnius vaizdus.

Aptikti konkretų fotoną, pernešantį informaciją, esant foniniam triukšmui, prilygsta bandymui ištraukti vieną snaigę iš pūgos, tačiau būtent tai tyrėjams pavyko padaryti. Jie aprašo tam tikrų kvantinių savybių įspaudimo į išeinantį lazerio šviesos impulsą ir tada gaunamos šviesos filtravimo būdą, kad jutiklis aptiktų tik fotonus, turinčius atitinkamas kvantines savybes.

Rezultatas: vaizdo sistema, kuri yra neįtikėtinai jautri fotonams, grįžtantiems iš savo taikinio, tačiau nepaiso beveik visų nepageidaujamų triukšmingų fotonų. Taikant šį metodą gaunami aiškūs 3D vaizdai, net kai kiekvieną signalą nešantį fotoną užgožia daug daugiau triukšmingų fotonų.

„Išvalę pradinį fotonų aptikimą, mes peržengiame tikslaus 3D vaizdavimo ribas „triukšmingoje“aplinkoje“, – sakė tyrimo vadovas Patrickas Rainas. „Mes parodėme, kad galime sumažinti triukšmo kiekį maždaug 40 000 kartų, nei gali suteikti pažangiausia vaizdo gavimo technologija.

Praktiškai QPMS triukšmo mažinimas gali leisti naudoti LIDAR kuriant tikslius, detalius 3D vaizdus iki 30 kilometrų atstumu. QPMS taip pat gali būti naudojamas ryšiams gilumoje erdvėje, kur atšiaurus saulės akinimas paprastai užgožia tolimus lazerio impulsus. Bene įdomiausia tai, kad ši technologija taip pat gali suteikti tyrėjams aiškesnį vaizdą apie jautriausias žmogaus kūno dalis.

Teikdama beveik tylų vieno fotono vaizdą, sistema padės mokslininkams sukurti aiškius, labai detalius žmogaus tinklainės vaizdus naudojant beveik nematomus, silpnus lazerio spindulius, kurie nepažeis jautrių akies audinių.

Nanopalydovas „Gulbė“bus išsiųstas į kosmosą saulės bure

Rusijos nanopalydovas „Lebed“gali tapti pirmuoju erdvėlaiviu, kuris iš Žemės orbitos paliks saulės burę. Palydovo skrydžio modelis gali būti pristatytas po trejų metų, o po to vyks bandomasis skrydis.

Šią techniką planuojama panaudoti tyrimų misijoms, kurios atpigs atsisakius sunkiųjų varomųjų variklių – tai sumažins bendrą buitinio zondo svorį. Pagrindinis Lebed ir užsienio konstrukcijų skirtumas yra unikali dviejų ašmenų burės rotoriaus konstrukcija, leidžianti jos plotą padidinti dešimteriopai. Kaip įvardijo Maskvos valstybinio technikos universiteto vyresnysis dėstytojas. Ant gulbės bus sumontuota universiteto patentuota dviejų ašmenų rotacinė burė Bauman Alexander Popov, kuriai išskleisti nereikia rėmo. „Dėl to tikimės dešimteriopai padidinti jo plotą esant tokiam pat konstrukcijos svoriui“, – pažymėjo mokslininkas.

Popovo teigimu, naujasis įrenginys bus pristatytas nešančia raketa į 1000 km aukščio orbitą. Po to jis pradės valdomą sukimąsi, kurį inicijuos manevruojantys elektroterminiai varikliai – rezistoretai (reikiamą energiją jie gaus iš saulės baterijų). Tuo pačiu metu dėl išcentrinės jėgos iš specialių cilindrų abiejose palydovo pusėse bus paleistos dvi burės su vienpuse atspindinčia danga. Bendras jų ilgis sieks apie 320 m.

Mokslininkai užpatentavo Žemės energijos tiekimo iš kosmoso sistemą

Rusijos mokslų akademijos Maskvos radijo inžinerijos institutas gavo energijos perdavimo iš orbitoje skriejančios saulės elektrinės į Žemę sistemos patentą, rodo Federalinės intelektinės nuosavybės tarnybos interneto svetainės duomenys.

Remiantis dokumentu, mokslininkai siūlo kosminę saulės elektrinę dislokuoti 300–1000 kilometrų aukštyje ir, skrendant virš antžeminio priėmimo punkto, mikrobangomis perduoti jėgainės baterijose sukauptą energiją.

Tuo pačiu metu panašus 1971 m. Amerikos patentas yra nurodytas Rusijos patente, kuriame pirmą kartą buvo iškelta idėja sukurti saulės kosminę elektrinę. Tuomet buvo pasiūlyta elektrinę pastatyti į geostacionarią orbitą 36 tūkstančių kilometrų aukštyje, kuri leistų jai visą laiką būti praktiškai virš tos pačios Žemės paviršiaus atkarpos ir taip užtikrinti nuolatinį energijos perdavimą Žemei.. Tačiau tokiu atveju priėmimo stotis turi būti ties pusiauju. Rusijos pasiūlymas leidžia perkelti energiją į kitus Žemės regionus.

2018 m. Shvabe holdingo pirmasis generalinio direktoriaus pavaduotojas Sergejus Popovas interviu RIA Novosti sakė, kad Rusijos mokslininkai kuria orbitinį lazerį su kartotuvo veidrodžiu, kuris galės perduoti saulės energiją į tas dalis. Žemė, kurioje neįmanoma arba labai sunku statyti elektrines, įskaitant skaičių iki Arkties.

Atpažinimo sistema leis dronams skristi 10 kartų greičiau ir nesudužti

Ciuricho universiteto (Šveicarija) inžinieriai pristatė iš esmės naują bepiločių orlaivių susidūrimų išvengimo sistemą – kol kas nieko greitesnio ir tikslesnio pasaulyje. Jie rėmėsi tuo, kad 20–40 milisekundžių reakcijos greičio, kaip ir daugelyje komercinių nepilotuojamų sistemų, nepakanka saugiam greitai skraidančių dronų judėjimui organizuoti. Norėdami pademonstruoti savo sumanymo galimybes, šveicarai naudojo atšokimo žaidimą, mokydami dronus meistriškai vengti į juos skriejančių kamuolių.

Dronų reakcijos į kliūtis laiko problema turi dvi šaknis. Pirma, didelis skraidančių transporto priemonių judėjimo greitis, palyginti su antžeminėmis. Antra, silpna skaičiavimo galia, dėl kurios borto sistemos neturi laiko analizuoti situacijos ir atpažinti trikdžius. Kaip sprendimą inžinieriai pakeitė jutiklius „įvykių kameromis“, padidindami reakcijos greitį iki 3,5 milisekundžių.

Įvykių kamera reaguoja tik į atskirų kadro pikselių ryškumo pokyčius ir nepaiso kitų, todėl jai reikia apdoroti labai mažai informacijos, kad būtų galima aptikti judantį objektą statiškame ar sėdinčiame fone. Iš čia ir didelis reakcijos greitis, tačiau praktinių eksperimentų metu paaiškėjo, kad nei esami dronai, nei pačios kameros tam netinka. Šveicarų inžinierių nuopelnas yra tas, kad jie perdarė ir kameras, ir keturkopių platformą, taip pat sukūrė reikiamus algoritmus, iš tikrųjų sukūrė naują sistemą.

Žaisdamas bouncer, dronui su tokia sistema 90% atvejų pavyksta išvengti kamuolio, kuris į jį metamas 10 m/s greičiu, vos iš 3 m atstumo. Ir tai yra tik esant viena kamera, jei trukdžių dydis žinomas iš anksto – dviejų kamerų buvimas leidžia tiksliai apskaičiuoti visus trukdžių parametrus ir priimti teisingą sprendimą. Dabar inžinieriai bando sistemą judant, skrendant sunkiais maršrutais. Jų skaičiavimais, dėl to UAV galės skristi dešimt kartų greičiau nei dabar, be susidūrimo pavojaus.

Singapūro mokslininkai išmoko iš senų padangų pasigaminti puikų aerogelį

Singapūro nacionalinio universiteto mokslininkai buvo nepaprastai nusivylę faktu, kad tik 40% naudotų padangų patenka į perdirbimą, todėl jie ėmėsi ieškoti alternatyvaus šios problemos sprendimo. Aiškaus plano nebuvo, tik mintis – izoliuoti gumą nuo padangos medžiagos ir suteikti jai naują formą. Pavyzdžiui, paverskite jį porėtu aerogelio pagrindu – ląsteline struktūra, kurioje ląstelės užpildytos dujomis.

Eksperimentų metu mokslininkai plonus padangų fragmentus mirkė „aplinkai nekenksmingų“tirpiklių ir vandens mišinyje, kad išvalytų gumą nuo nešvarumų. Tada tirpalas virškinamas iki vientisos masės, atšaldomas iki -50 °C ir liofilizuojamas vakuuminėje kameroje 12 valandų. Išvestis buvo tankus ir lengvas aerogelis.

Skirtingai nuo kitų tipų aerogelių, gumos pagrindo versija pasirodė daug kartų stipresnė. O padengus dangą iš metoksitrimetilsilano, ji tapo ir atspari vandeniui, kas iš karto lėmė perspektyvią jos panaudojimo sritį – kaip sorbentą naftos išsiliejimui likviduoti. Vakarykštės šiukšlės padės atsikratyti dar vienos rūšies atliekų ir taršos.

Tačiau labiausiai Singapūro mokslininkai džiaugiasi ekonomine išradimo puse. 1 kv.m ploto guminio aerogelio lakšto sukūrimas. ir 1 cm storio užtrunka 12–13 valandų ir kainuoja 7 USD. Procesą galima lengvai išplėsti ir paversti komerciškai patraukliu verslu. Ypač turint omenyje milžiniškas atsargas ir žaliavos pigumą.

Rusijos Federacijoje kuriamas nepilotuojamas oro taksi

Rusijoje kuriamas nepilotuojamas oro taksi, kuris 500 km/h kreiseriniu greičiu galės vežti keleivius 500 km atstumu. Pirmąjį eksperimentinį modelį planuojama sukurti iki 2025 m., jis bus naudojamas vertikaliam kilimui ir tūpimui.

Tikimasi, kad ir toliau bus gaminamas skrydžio modelis, kurio keliamoji galia sieks 500 kg (keturi keleiviai), rašo laikraštis „Izvestija“.

Toks oro taksi pirmiausia skirtas naudoti miestuose, kuriuose gyvena virš milijono gyventojų, bei didžiausiuose šalies regionuose. Transporto priemonės naudojimas taps aktualus dėl to, kad Rusijoje trūksta kilimo ir tūpimo takų, aiškino Nacionalinės technologijų iniciatyvos (NTI) kūrėjai.

„Didelį transporto priemonės greitį užtikrins laive sumontuotas ir prie elektros generatoriaus prijungtas dujų turbinos blokas. Jis maitina šešis stacionarius variklius per superkondensatorių bateriją “, - sakė NTI „Aeronet“darbo grupės direktoriaus pavaduotojas Pavelas Bulatas. Anot jo, varikliai suks pakeliamus ir palaikančius ventiliatorius, kurie bus visiškai įtraukiami į fiuzeliažą, kuris atlieka sparno funkciją. Valdymą planuojama vykdyti reaktyviniais vairais bei keičiant traukos vektorių. Automobilio galios elektronika bus pagaminta iš silicio karbido, o ne tradicinio silicio.

Kūno medžiaga taip pat bus naujoviška. Dizaineriai ketina naudoti naujausią aliuminio ir skandžio lydinį. Jis buvo sukurtas visos Rusijos aviacijos medžiagų institute. Taip bus sukurtas lengvas viso metalo suvirintas fiuzeliažas.

Toyota ir Lexus kuria technologijas, kad automobilių grobimas taptų beprasmis

Automobilių vagystės yra vienas didžiausių rūpesčių, su kuriuo susiduria automobilių savininkai. Net signalizacijos sistemos ne visada susidoroja su savo užduotimi, tačiau gamintojai jau turi pažangesnį sprendimą. Nuo 2020 metų visas Toyota ir Lexus markių asortimentas Rusijoje bus apsaugotas unikaliu apsaugos nuo vagystės identifikatoriumi T-Mark / L-Mark.

Identifikatorius – tai automobilio žymėjimas mikrotaškais iš 1 mm skersmens plėvelės, ant kurios uždedamas unikalus PIN kodas, susietas su konkretaus automobilio VIN numeriu. Iš viso įvairiems kėbulo elementams ir mazgams pritaikoma iki 10 000 tokių taškų. Galite patikrinti, ar jie atitinka „prikabintą“transporto priemonę svetainėse toyota.ru ir lexus.ru.

Ženklinimo naudojimas leidžia teisėsaugos institucijoms ir naudotų automobilių pirkėjams patikrinti automobilio „paso“duomenis su faktine jo pagaminimo data, komplektacija, marke ir variklio numeriu bei kitomis charakteristikomis. Gamintojas identifikatorius pozicionuoja kaip sprendimą, kuris žymiai sumažina užgrobėjų susidomėjimą Toyota ir Lexus automobiliais ir leidžia atmesti galimybę jiems perparduoti transporto priemones antrinėje rinkoje.

Pirmasis automobilis, gavęs L-ženklą vidaus rinkoje, buvo Lexus ES – gamintojo teigimu, iki šiol nebuvo užfiksuota nė vieno šio sedano su apsauga nuo vagystės ženklais vagystės. Be to, pažymėtų automobilių savininkams taikomos net 15% nuolaidos KASKO nuolaidoms dėl vagystės rizikos. Tikimasi, kad „Toyota“ir „Lexus“markių asortimento Rusijoje aprūpinimas „T-Mark“/ „L-Mark“bus baigtas 2020 m.

Rusiškas elektros variklis ant superlaidininkų bus išbandytas skrydžio metu

TsIAM specialistai pavadinti PI Baranovas pradėjo ruoštis pirmosios hibridinės elektrinės Rusijoje su elektros varikliu bandymams. RIA Novosti apie tai pranešė dieną prieš tai remdamasi mokslinių bandymų centro spaudos tarnyba.

Šio mėnesio viduryje instituto atstovai lankėsi FSUE SibNIA im. SA Chaplygin “, kur jie ištyrė skraidančią laboratoriją „Yak-40“bazėje, kurioje ateityje planuojama išbandyti perspektyvų įrenginį. Tikimasi, kad skrydžio bandymai įvyks po 2 metų. Lėktuvo nosyje planuojama sumontuoti naujausią aukštos temperatūros elektros variklį ant superlaidininkų ir aušinimo sistemą, kurią FPI užsakymu sukūrė ZAO Superox. Prisiminkite, kad šis įrenginys yra unikalus buitinis kūrinys, galintis suteikti apčiuopiamą pranašumą hibridinės instaliacijos komponentų galios tankiu ir efektyvumu, palyginti su tradicine elektros įranga.

Savo ruožtu vietoj vieno iš trijų variklių skraidančios laboratorijos „uodegoje“bus sumontuotas JAVTU sukurtas turboveleninis dujų turbinos blokas su elektros generatoriumi. Valdymo sistemos blokai ir baterijos bus patalpintos „Yak-40“kabinoje. Skrydžio metu taip pat bus inžinieriai bandytojai. Pagrindinis būsimų bandymų tikslas – sukurti hibridinės jėgainės demonstratorių, kuris ateityje galėtų būti montuojamas perspektyviuose tarpregioniniuose Rusijos lėktuvuose.