ТОП-9 революционни енергоспестяващи технологии на бъдещето

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Свежи новини от науката и технологиите. Публикуваме най-новите открития на учени, технически прегледи, последните новини от Интернет и хай-тек.

Нова слънчева клетка счупи рекорда за ефективност

Подреждането на перовскитни слънчеви клетки върху силициеви слънчеви клетки е един от начините за увеличаване на количеството използвана слънчева светлина.

Използването на слънчеви фотоволтаични клетки като възобновяем източник на енергия се увеличава, тъй като технологията става по-ефективна и по-евтина.

Подреждането на перовскитни слънчеви клетки върху силициеви клетки е един от начините за увеличаване на количеството използвана слънчева светлина и сега изследователи от Австралийския национален университет са счупили рекорд за ефективност за тези тандемни слънчеви клетки.

Изследователите казват, че техните нови слънчеви клетки, базирани на перовскит и силиций, са постигнали 27,7% ефективност при превръщането на слънчевата светлина в енергия. Това е повече от два пъти повече от това, което технологията би могла да произведе само преди пет години (13,7 процента), а това е прилична стъпка в сравнение с отчетите отпреди две години - 25,2 процента.

Интересното е, че технологията вече превъзхожда повечето налични в търговската мрежа слънчеви панели, които се движат около 20-процентната ефективност. Те са базирани единствено на силиций и се очаква да достигнат максималния си лимит през следващите няколко години.

И силиций, и перовскит са добри в превръщането на слънчевата светлина в енергия, но заедно работят още по-добре. Това е така, защото двата материала поглъщат светлина с различни дължини на вълната – силицийът събира предимно червена и инфрачервена светлина, докато перовскитът е специализиран в зелено и синьо.

За да се възползват максимално от това, изследователите подреждат полупрозрачни перовскитни клетки върху силициеви. Перовскитът улавя това, от което се нуждае, докато други дължини на вълната се филтрират до силиций.

Сега учените работят за подобряване на ефективността още повече, като технологията, която се комерсиализира бързо, наближава. Според изследователите ефективността трябва да бъде около 30 процента, преди да стане жизнеспособна за масово производство, а това се очаква да се случи до 2023 г.

Новата система за 3D изображения може да улавя единични фотони

Новата технология е първата реална демонстрация на еднофотонно намаляване на шума

Изследователи от Технологичния институт на Стивънс създадоха система за 3D изображения, която използва квантовите свойства на светлината, за да създава изображения, които са 40 000 пъти по-резки от сегашните технологии. Откритието проправя пътя за ефективно използване на системата LIDAR в самоуправляващи се автомобили и системи за сателитно картографиране, комуникации в космоса и др.

Работата се занимава с дългогодишен проблем с LIDAR, който изстрелва лазери към далечни цели и след това открива отразена светлина. Докато светлинните детектори, използвани в тези системи, са достатъчно чувствителни, за да създават подробни изображения на няколко фотона - малки частици светлина, е трудно да се разграничат отразените фрагменти от лазерна светлина от по-ярката фонова светлина, като слънчева светлина.

„Колкото по-чувствителни стават нашите сензори, толкова по-чувствителни стават към фоновия шум“, казват учените. "Това е проблемът, който в момента се опитваме да разрешим." Новата технология е първата истинска демонстрация на еднофотонно потискане на шума с помощта на техника, наречена Quantum Parametric Sorting Mode или QPMS, която беше предложена за първи път през 2017 г.

За разлика от повечето инструменти за филтриране на шум, които разчитат на софтуерна последваща обработка за почистване на шумни изображения, QPMS валидира квантовите светлинни подписи, използвайки екзотична нелинейна оптика, за да създаде експоненциално по-чисти изображения на ниво сензор.

Намирането на специфичен фотон, носещ информация сред фонов шум, е като да се опитвате да грабнете една снежинка от виелица - но точно това успяха да направят изследователите. Те описват метод за отпечатване на определени квантови свойства в изходящ импулс на лазерна светлина и след това филтриране на входящата светлина, така че сензорът да открива само фотони със съвпадащи квантови свойства.

Резултатът: система за изображения, която е невероятно чувствителна към фотони, връщащи се от целта си, но която игнорира почти всички нежелани шумни фотони. Този подход произвежда ясни 3D изображения, дори когато всеки фотон, носещ сигнала, е заглушен от много по-шумни фотони.

„Чрез изчистването на първоначалното откриване на фотони ние прокарваме границите на точните 3D изображения в „шумни“среди“, каза Патрик Рейн, водещ автор на изследването. "Ние показахме, че можем да намалим количеството шум с около 40 000 пъти повече от това, което може да осигури най-модерната технология за изображения."

На практика, QPMS намаляването на шума може да позволи на LIDAR да се използва за създаване на точни, детайлни 3-D изображения на разстояния до 30 километра. QPMS може да се използва и за комуникации в дълбоко космоса, където резките отблясъци от слънцето обикновено заглушават далечните лазерни импулси. Може би най-вълнуващото е, че тази технология може също да даде на изследователите по-ясна представа за най-чувствителните части на човешкото тяло.

Предоставяйки почти безшумно еднофотонно изображение, системата ще помогне на изследователите да създадат ясни, много детайлни изображения на човешката ретина, използвайки почти невидими, слаби лазерни лъчи, които няма да увредят чувствителните тъкани на окото.

Наносателитът "Лебед" ще бъде изпратен в космоса на слънчево платно

Руският наносателит "Лебед" може да стане първият космически кораб, който напуска орбитата на Земята с помощта на слънчево платно. Полетен модел на спътника може да бъде представен след три години, след което ще последва тестов полет.

Предвижда се техниката да се използва за изследователски мисии, които ще поевтинеят поради изоставянето на използването на тежки задвижващи двигатели - това ще намали общото тегло на домашната сонда. Основната разлика между Lebed и чуждестранните дизайни е уникалният дизайн на ротора на платното с две остриета, което позволява да се увеличи площта му десетократно. Като старши преподавател на Московския държавен технически университет им. Бауман Александър Попов, ротационно платно с две остриета, патентовано от университета, ще бъде монтирано на Swan, което не изисква рамка за разгръщане. „Благодарение на това очакваме да увеличим площта му десетократно със същото тегло на конструкцията“, отбеляза ученият.

Според Попов новото устройство ще бъде докарано с ракета-носител в орбита с височина 1000 км. След това ще започне контролирано въртене, инициирано от маневрени електротермични двигатели - резистойци (те ще получават необходимата енергия от слънчеви панели). В същото време, поради центробежна сила, от специални цилиндри от двете страни на спътника ще бъдат изстреляни две платна с едностранно отразяващо покритие. Общата им дължина ще бъде около 320 м.

Учените са патентовали системата за захранване на Земята от космоса

Московският радиотехнически институт на Руската академия на науките получи патент за система за предаване на енергия от орбитална слънчева електроцентрала към Земята, показват данните на сайта на Федералната служба за интелектуална собственост.

Според документа учените предлагат да се разположи космическа слънчева електроцентрала на височина от 300 до 1000 километра и при полет над наземна приемна точка да предава енергията, натрупана в батериите на електроцентралата, с помощта на микровълни.

В същото време подобен американски патент от 1971 г. е посочен в руския патент, в който за първи път е предложена идеята за създаване на слънчева космическа електроцентрала. Тогава беше предложено електроцентралата да се постави в геостационарна орбита с надморска височина от 36 хиляди километра, което ще й позволи да бъде през цялото време практически над една и съща част от земната повърхност и по този начин да осигури постоянен трансфер на енергия към Земята. В този случай обаче приемната станция трябва да се намира на екватора. Руското предложение дава възможност за прехвърляне на енергия към други региони на Земята.

През 2018 г. първият заместник-генерален директор на холдинга Shvabe Сергей Попов в интервю за РИА Новости каза, че руски учени разработват орбитален лазер с повторително огледало, което ще може да предава слънчева енергия до тези части на Земята, където е невъзможно или изключително трудно да се изградят електроцентрали, включително и до Арктика.

Системата за разпознаване ще позволи на дронове да летят 10 пъти по-бързо и да не се разбият

Инженери от университета в Цюрих (Швейцария) представиха принципно нова система за избягване на сблъсък за дронове - нищо по-бързо и по-точно в света все още. Те изхождаха от факта, че скоростта на реакция от 20-40 милисекунди, както в много търговски безпилотни системи, не е достатъчна за организиране на безопасното движение на високоскоростни летящи дронове. За да демонстрират възможностите на своето въображение, швейцарците използваха играта с избивач, обучавайки дронове да избягват майсторски топки, летящи към тях.

Проблемът с времето за реакция на дроните към препятствия има два корена. Първо, високата скорост на движение на летящите превозни средства в сравнение със наземните. Второ, слаба изчислителна мощност, поради която бордовите системи нямат време да анализират ситуацията и да разпознаят смущенията. Като решение инженерите заменят сензорите с "камери за събития", увеличавайки скоростта на реакция до 3,5 милисекунди.

Камерата за събития реагира само на промени в яркостта на отделните пиксели в кадъра и игнорира останалите, така че трябва да обработва много малко информация, за да открие движещ се обект на статичен или заседнал фон. Оттук и високата скорост на реакция, но в хода на практическите експерименти се оказа, че нито съществуващите дронове, нито самите камери са подходящи за тази цел. Заслугата на швейцарските инженери е, че те преработиха както камерите, така и платформата на квадрокоптерите, плюс разработиха необходимите алгоритми, всъщност създавайки нова система.

Когато играе на bouncer, дрон с такава система в 90% от случаите успява да избегне топка, която е хвърлена към него със скорост 10 m/s, от разстояние само 3 m. И това е в присъствието само на една камера, ако размерът на смущенията е известен предварително - а наличието на две камери му позволява да изчисли точно всички параметри на смущенията и да вземе правилното решение. Сега инженерите работят върху тестването на системата в движение, когато летят по трудни маршрути. Според техните изчисления в резултат на това БЛА ще могат да летят десет пъти по-бързо от сега, без риск от сблъсък.

Сингапурски учени са се научили как да направят отличен аерогел от стари гуми

Учените от Националния университет на Сингапур бяха изключително разочаровани от факта, че само 40% от използваните гуми отиват за рециклиране, затова се заеха да намерят алтернативно решение на този проблем. Нямаше ясен план, само идея - да се изолира гумата от материала на гумата и да се придаде нова форма. Например, превърнете го в пореста аерогелна основа - клетъчна структура, в която клетките са пълни с газ.

В хода на експериментите учените накисват тънки фрагменти от гуми в смес от „екологични“разтворители и вода, за да почистят гумата от примеси. След това разтворът се усвоява до образуване на еднородна маса, охлажда се до -50°С и се лиофилизира във вакуумна камера в продължение на 12 часа. Резултатът беше плътен и лек аерогел.

За разлика от други видове аерогелове, версията на основата на каучук се оказа многократно по-силна. И след нанасяне на покритието от метокситриметилсилан, то също стана водоустойчиво, което веднага определи обещаващото му поле на приложение - като сорбент за ликвидиране на нефтени разливи. Вчерашният боклук ще помогне да се отървем от друг вид отпадъци и замърсяване.

Но най-вече сингапурските учени са доволни от икономическата страна на изобретението. Създаване на лист от гумен аерогел с площ от 1 кв. и дебелина 1 см отнема 12-13 часа и струва $7. Процесът може лесно да бъде разширен и превърнат в търговски атрактивен бизнес. Особено, като се имат предвид огромните резерви и евтиността на изходния материал.

В Руската федерация се разработва безпилотно летателно такси

В Русия се създава безпилотно въздушно такси, което ще може да превозва пътници на разстояние от 500 км с крейсерска скорост от 500 км/ч. Планира се първият експериментален модел да бъде създаден до 2025 г., той ще се използва за вертикално излитане и кацане.

Очаква се по-нататък да бъде произведен полетен модел, чиято товароносимост ще бъде 500 кг (четирима пътници), пише вестник "Известия".

Такова въздушно такси е предназначено предимно за използване в градове с население над един милион и в най-големите региони на страната. Използването на превозното средство ще стане актуално поради липсата на писти в Русия, обясниха разработчиците от Националната технологична инициатива (NTI).

„Високата скорост на превозното средство ще бъде осигурена от газова турбина, инсталирана на борда и свързана с електрически генератор. Той захранва шест стационарни двигателя чрез батерия от суперкондензатори “, каза Павел Булат, заместник-съдиректор на работната група Aeronet в NTI. Според него двигателите ще въртят повдигащи и поддържащи вентилатори, които ще бъдат напълно прибрани във фюзелажа, който изпълнява ролята на крило. Планира се управлението да се осъществява от реактивни кормила и чрез промяна на вектора на тягата. Силовата електроника за автомобила ще бъде направена от силициев карбид вместо от традиционния силиций.

Материалът на тялото също ще бъде иновативен. Дизайнерите ще използват най-новата алуминиева и скандиева сплав. Той е разработен във Всеруския институт по авиационни материали. Това ще създаде лек изцяло метален заварен фюзелаж.

Toyota и Lexus разработват технология, за да направят кражбата на автомобили безсмислена

Кражбата на автомобили е една от най-големите неприятности, с които се сблъскват собствениците на автомобили. Дори алармените системи не винаги се справят със задачата си, но производителите вече имат по-модерно решение. От 2020 г. цялата гама от марки Toyota и Lexus в Русия ще бъде защитена с уникалния идентификатор против кражба T-Mark / L-Mark.

Идентификаторът е маркировка на автомобил с микроточки от филм с диаметър 1 мм, върху който е нанесен уникален ПИН-код, свързан с VIN-номера на определен автомобил. Общо до 10 000 такива точки се прилагат към различни елементи и възли на тялото. Можете да проверите съответствието им с "прикачения" автомобил на сайтовете toyota.ru и lexus.ru.

Използването на маркировка позволява на правоприлагащите органи и купувачите на употребявани автомобили да проверят "паспортните" данни на автомобила с действителната дата на неговото производство, оборудване, марка и номер на двигателя и други характеристики. Производителят позиционира идентификаторите като решение, което значително намалява интереса на похитителите към автомобили Toyota и Lexus и позволява да се изключи възможността за препродажба на превозни средства от тях на вторичния пазар.

Първият автомобил, който получи L-Mark на вътрешния пазар, беше Lexus ES - според производителя, до момента не е имало случаи на кражба на този седан, оборудван с маркировка против кражба. Освен това собствениците на маркирани автомобили имат отстъпки до 15% от политиката КАСКО за риск от кражба. Очаква се процесът на оборудване на гамата от марки Toyota и Lexus в Русия с T-Mark / L-Mark да бъде завършен през 2020 г.

Руският електродвигател на свръхпроводници ще бъде тестван в полет

Специалисти от TsIAM на име П. И. Баранов започна подготовката за тестване на първата хибридна електроцентрала в Русия с електродвигател. За това предния ден съобщи РИА Новости, позовавайки се на пресслужбата на Центъра за научни изследвания.

В средата на този месец представители на института посетиха FSUE SibNIA im. С. А. Чаплыгин“, където разгледаха летателната лаборатория в базата Як-40, където се планира да се изпробва перспективен блок в бъдеще. Очаква се летателните тестове да се проведат след 2 години. Предвижда се монтиране на най-новия високотемпературен електродвигател върху свръхпроводници и охладителна система в носа на самолета, създадена от ZAO Superox по поръчка на FPI. Припомнете си, че това устройство е уникална домашна разработка, която е в състояние да осигури осезаемо предимство в плътността на мощността и ефективността на компонентите на хибридна инсталация в сравнение с традиционното електрическо оборудване.

От своя страна вместо един от трите двигателя в „опашката“на летящата лаборатория ще бъде монтиран турбовалов газотурбинен агрегат с електрогенератор, разработен от USATU. В кабината на Як-40 ще бъдат поставени блокове на системата за управление и батерии. Там по време на полета ще бъдат и тестови инженери. Основната цел на предстоящите тестове е да се създаде демонстратор на хибридна електроцентрала, която в бъдеще може да бъде инсталирана на перспективни междурегионални руски самолети.