A jövő TOP-9 áttörést jelentő energiatakarékos technológiái

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Friss hírek a tudományról és a technológiáról. Közreadjuk a tudósok legújabb felfedezéseit, műszaki áttekintéseit, a legfrissebb híreket az internetről és a hi-tech-ről.

Az új napelem megdöntötte a hatékonysági rekordot

A perovszkit napelemek szilícium napelemek tetejére történő elhelyezése az egyik módja a felhasznált napfény mennyiségének növelésének.

A fotovoltaikus napelemek megújuló energiaforrásként való felhasználása egyre növekszik, ahogy a technológia egyre hatékonyabb és olcsóbb lesz.

A perovszkit napelemek szilíciumcellákra helyezése az egyik módja a felhasznált napfény mennyiségének növelésének, és most az Ausztrál Nemzeti Egyetem kutatói megdöntötték a tandem napelemek hatékonysági rekordját.

A kutatók szerint új, perovszkit és szilícium alapú napelemeik 27,7%-os hatékonyságot értek el a napfény energiává alakításában. Ez több mint kétszerese annak, amit a technológia mindössze öt évvel ezelőtt elő tudott volna állítani (13,7 százalék), és ez tisztességes előrelépés a két évvel ezelőtti jelentésekhez képest – 25,2 százalék.

Érdekes módon a technológia már most is felülmúlja a legtöbb kereskedelmi forgalomban kapható napelemet, amelyek a 20 százalékos hatásfok körül mozognak. Kizárólag szilícium alapúak, és várhatóan a következő néhány évben érik el maximális határértéküket.

A szilícium és a perovszkit egyaránt jó a napfény energiává alakításában, de együtt még jobban működnek. A két anyag ugyanis különböző hullámhosszúságú fényt nyel el – a szilícium főként vörös és infravörös fényt gyűjt össze, míg a perovszkit a zöldre és a kékre specializálódott.

Annak érdekében, hogy a legtöbbet kihozzák ebből, a kutatók áttetsző perovszkit sejteket raknak a szilíciumra. A perovskit felveszi azt, amire szüksége van, míg a többi hullámhosszt szilíciumra szűrik.

A tudósok most azon dolgoznak, hogy még jobban javítsák a hatékonyságot, miközben a technológia gyorsan kereskedelmi forgalomba kerül. A kutatók szerint a hatékonyságnak 30 százalék körülinek kell lennie ahhoz, hogy életképessé váljon a tömeggyártásban, és ez várhatóan 2023-ra megtörténik.

Az új 3D képalkotó rendszer egyetlen foton rögzítésére is képes

Az új technológia az egyfotonos zajcsökkentés első igazi bemutatója

A Stevens Institute of Technology kutatói olyan 3D képalkotó rendszert hoztak létre, amely a fény kvantumtulajdonságait felhasználva 40 000-szer élesebb képeket készít, mint a jelenlegi technológia. A felfedezés megnyitja az utat a LIDAR rendszer hatékony használatához önvezető autókban és műholdas térképrendszerekben, űrbeli kommunikációban stb.

A munka a LIDAR régóta fennálló problémájával foglalkozik, amely távoli célpontokra lő lézereket, majd észleli a visszavert fényt. Míg az ezekben a rendszerekben használt fénydetektorok elég érzékenyek ahhoz, hogy néhány fotonról – apró fényrészecskékről – részletes képeket készítsenek, nehéz megkülönböztetni a lézerfény visszavert töredékeit a világosabb háttérfénytől, például a napfénytől.

"Minél érzékenyebbek az érzékelőink, annál érzékenyebbek lesznek a háttérzajra" - mondják a tudósok. "Ez az a probléma, amelyet jelenleg próbálunk megoldani." Az új technológia az első valódi demonstrációja az egyfotonos zajelnyomásnak a Quantum Parametric Sorting Mode vagy QPMS nevű technikával, amelyet először 2017-ben javasoltak.

Ellentétben a legtöbb zajszűrő eszközzel, amely szoftveres utófeldolgozásra támaszkodik a zajos képek tisztításához, a QPMS egzotikus nemlineáris optikával hitelesíti a kvantumfény aláírásokat, hogy az érzékelő szintjén exponenciálisan tisztább képeket hozzon létre.

Egy adott, információt hordozó foton megtalálása háttérzaj között olyan, mintha egy hópelyhet próbálnánk kirángatni a hóviharból – de pontosan ez sikerült a kutatóknak. Leírnak egy módszert, amellyel bizonyos kvantumtulajdonságokat benyomnak egy kimenő lézerfényimpulzusba, majd szűrik a beérkező fényt, így az érzékelő csak a megfelelő kvantumtulajdonságokkal rendelkező fotonokat észleli.

Az eredmény: egy képalkotó rendszer, amely hihetetlenül érzékeny a célpontjáról visszatérő fotonokra, de gyakorlatilag figyelmen kívül hagy minden nem kívánt zajos fotont. Ez a megközelítés éles 3D képeket hoz létre, még akkor is, ha a jelet hordozó fotonokat sokkal több zajos foton fojtja el.

„A kezdeti fotonészlelés törlésével kitágítjuk a pontos 3D-s képalkotás határait „zajos” környezetben” – mondta Patrick Rain, a tanulmány vezető szerzője. "Megmutattuk, hogy a zaj mennyiségét körülbelül 40 000-szeresére tudjuk csökkenteni annak, amit a legfejlettebb képalkotó technológia nyújtani képes."

Gyakorlatilag a QPMS zajcsökkentés lehetővé teszi, hogy a LIDAR segítségével pontos, részletes 3D-s képeket készítsen akár 30 kilométeres távolságból is. A QPMS mélyűri kommunikációra is használható, ahol a nap erős tükröződése általában elnyomja a távoli lézerimpulzusokat. Talán a legizgalmasabb, hogy ezzel a technológiával az emberi test legérzékenyebb részeit is tisztábban láthatják a kutatók.

A szinte néma egyfoton képalkotás révén a rendszer segít a kutatóknak tiszta, rendkívül részletes képeket készíteni az emberi retináról szinte láthatatlan, halvány lézersugarak segítségével, amelyek nem károsítják a szem érzékeny szöveteit.

A "Swan" nanoműholdat egy napvitorlával küldik az űrbe

A "Lebed" orosz nanoműhold lehet az első űrhajó, amely napvitorlával hagyja el a Föld pályáját. A műhold repülési modelljét három év múlva lehet bemutatni, ezt követően próbarepülés következik.

A technikát kutatási küldetésekre tervezik alkalmazni, ami a nehéz hajtómotorok használatának feladása miatt olcsóbbá válik - ezzel csökken a hazai szonda össztömege. A Lebed és a külföldi kivitelek közötti fő különbség a kétlapátos vitorla egyedi rotorkialakítása, amely lehetővé teszi a terület tízszeresére növelését. Ahogy a Moszkvai Állami Műszaki Egyetem adjunktusa nevezte. Az egyetem által szabadalmaztatott Bauman Alekszandr Popov kétpengéjű forgóvitorlát szerelik fel a Hattyúra, amelynek bevetése nem igényel vázat. „Ennek köszönhetően azt várjuk, hogy a területe megtízszereződjön a szerkezet azonos súlyával” – jegyezte meg a tudós.

Popov tájékoztatása szerint az új eszközt egy hordozórakéta juttatja majd 1000 km-es magasságú pályára. Ezt követően szabályozott forgásba kezd, amelyet elektrotermikus motorok - ellenállássugárzók – tolatása indít el (napelemekből kapják a szükséges energiát). Ezzel egyidejűleg a centrifugális erő hatására a műhold két oldalán speciális hengerekből két-két, egyoldali fényvisszaverő bevonattal ellátott vitorlát indítanak. Teljes hosszuk körülbelül 320 m lesz.

A tudósok szabadalmaztatták a Föld űrből történő áramellátásának rendszerét

Az Orosz Tudományos Akadémia Moszkvai Rádiómérnöki Intézete szabadalmat kapott egy keringő naperőműből a Földre energiát továbbító rendszerre – derül ki a Szövetségi Szellemi Tulajdonszolgálat honlapján található adatokból.

A dokumentum szerint a tudósok azt javasolják, hogy 300-1000 kilométeres magasságban telepítsenek egy űrnaperőművet, és ha egy földi vételi pont felett repülnek, az erőmű akkumulátoraiban felhalmozódott energiát mikrohullámok segítségével továbbítsák.

Ugyanakkor egy hasonló, 1971-es amerikai szabadalom szerepel az orosz szabadalomban, amelyben először vetették fel a napelemes térerőmű létrehozásának ötletét. Ekkor javasolták, hogy az erőművet 36 ezer kilométeres magasságú geostacionárius pályára állítsák, ami lehetővé tenné, hogy gyakorlatilag a Föld felszínének ugyanazon szakasza felett legyen, és ezáltal biztosítva legyen a folyamatos energiaátvitel a Föld felé.. Ebben az esetben azonban a vevőállomásnak az Egyenlítőnél kell lennie. Az orosz javaslat lehetővé teszi az energia átvitelét a Föld más régióiba.

2018-ban a Shvabe holding első vezérigazgató-helyettese, Szergej Popov a RIA Novosztyinak adott interjújában azt mondta, hogy orosz tudósok egy átjátszótükörrel ellátott orbitális lézert fejlesztenek, amely képes lesz napenergiát továbbítani a sziget azon részeire. Föld, ahol lehetetlen vagy rendkívül nehéz erőműveket építeni, beleértve az Északi-sarkvidéket is.

A felismerő rendszer lehetővé teszi, hogy a drónok tízszer gyorsabban repüljenek, és ne csapjanak le

A Zürichi Egyetem (Svájc) mérnökei egy alapvetően új ütközés-elhárító rendszert mutattak be drónokhoz – még semmi sem gyorsabb és pontosabb a világon. Abból indultak ki, hogy a 20-40 ezredmásodperces reakciósebesség, mint sok kereskedelmi pilóta nélküli rendszerben, nem elegendő a nagy sebességű repülő drónok biztonságos mozgásának megszervezéséhez. Az ötletgazda képességeinek bemutatására a svájciak a kidobós játékot használták, és megtanították a drónokat, hogy mesterien kikerüljék a rájuk repülő labdákat.

A drónok akadályokra adott reakcióidejével kapcsolatos probléma két gyökerű. Először is, a repülő járművek nagy mozgási sebessége a földi járművekhez képest. Másodszor, gyenge számítási teljesítmény, ami miatt a fedélzeti rendszereknek nincs idejük a helyzet elemzésére és az interferencia felismerésére. Megoldásként a mérnökök az érzékelőket „eseménykamerákkal” cserélték le, így a reakciósebesség 3,5 ezredmásodpercre nőtt.

Az eseménykamera csak a képkocka egyes képpontjainak fényerejének változásaira reagál, és figyelmen kívül hagyja a többit, ezért nagyon kevés információt kell feldolgoznia ahhoz, hogy statikus vagy ülő háttérben mozgó objektumot észleljen. Innen a nagy reakciósebesség, de a gyakorlati kísérletek során kiderült, hogy sem a meglévő drónok, sem maguk a kamerák nem alkalmasak erre a célra. A svájci mérnökök érdeme, hogy a quadkopterek kameráit és platformját is átdolgozták, ráadásul kidolgozták a szükséges algoritmusokat, sőt, egy új rendszert alkottak.

Kidobójáték közben egy ilyen rendszerrel rendelkező drónnak az esetek 90%-ában sikerül kikerülnie egy 10 m/s sebességgel rádobott labdát mindössze 3 m távolságból. És ez csak egy kamera, ha az interferencia nagysága előre ismert - a két kamera jelenléte lehetővé teszi az interferencia összes paraméterének pontos kiszámítását és a megfelelő döntés meghozatalát. A mérnökök most azon dolgoznak, hogy a rendszert mozgásban teszteljék, amikor nehéz útvonalakon repülnek. Számításaik szerint ennek eredményeként az UAV-ok tízszer gyorsabban repülhetnek majd, mint most, ütközésveszély nélkül.

Szingapúri tudósok megtanulták, hogyan készítsenek kiváló aerogélt régi gumiabroncsokból

A Szingapúri Nemzeti Egyetem tudósait rendkívül frusztrálta, hogy a használt gumiabroncsok mindössze 40%-a kerül újrahasznosításra, ezért alternatív megoldást kerestek erre a problémára. Nem volt világos terv, csak egy ötlet - el kell különíteni a gumit az abroncs anyagától és új formát adni. Például alakítsa át porózus aerogél bázissá - olyan sejtszerkezetté, amelyben a sejtek gázzal vannak feltöltve.

A kísérletek során a tudósok a gumiabroncsok vékony töredékeit "környezetbarát" oldószerek és víz keverékébe áztatták, hogy megtisztítsák a gumit a szennyeződésektől. Ezután az oldatot addig emésztjük, amíg egyenletes tömeg nem keletkezik, -50 °C-ra hűtjük és vákuumkamrában 12 órán át liofilizáljuk. A kimenet egy sűrű és könnyű aerogél volt.

Más típusú aerogélekkel ellentétben a gumi alapú változat sokszor erősebbnek bizonyult. A metoxi-trimetil-szilánból készült bevonat felhordása után pedig vízállóvá is vált, ami azonnal meghatározta ígéretes felhasználási területét - olajszennyeződések felszámolására szolgáló szorbensként. A tegnapi szemét egy újabb típusú hulladéktól és szennyezéstől segít megszabadulni.

De leginkább a szingapúri tudósok elégedettek a találmány gazdasági oldalával. 1 négyzetméteres gumi aerogél lap készítése. 1 cm vastag pedig 12-13 órát vesz igénybe, és 7 dollárba kerül. A folyamat könnyen bővíthető, és kereskedelmi szempontból vonzó vállalkozássá alakítható. Különösen a hatalmas tartalékok és az alapanyag olcsósága miatt.

Pilóta nélküli légitaxit fejlesztenek az Orosz Föderációban

Egy pilóta nélküli légitaxit hoznak létre Oroszországban, amely 500 km / h utazósebességgel 500 km távolságra lesz képes utasokat szállítani. Az első kísérleti modellt 2025-re tervezik elkészíteni, függőleges fel- és leszállásra használják majd.

A továbbiakban várhatóan 500 kg (négy utas) teherbírású repülőmodell készül – írja az Izvesztyija című újság.

Az ilyen légitaxit elsősorban az egymillió fő feletti városokban és az ország legnagyobb régióiban való használatra tervezték. A jármű használata az oroszországi kifutópályák hiánya miatt válik aktuálissá – magyarázták a Nemzeti Technológiai Kezdeményezés (NTI) fejlesztői.

„A jármű nagy sebességét a fedélzetre szerelt, elektromos generátorra csatlakoztatott gázturbinás egység biztosítja majd. Hat álló motort táplál egy szuperkondenzátor akkumulátoron keresztül” – mondta Pavel Bulat, az NTI Aeronet munkacsoportjának társigazgató-helyettese. Elmondása szerint a hajtóművek emelő- és támasztóventilátorokat fognak forgatni, amelyek teljesen visszahúzódnak a szárnyként funkcionáló törzsbe. Az irányítást a tervek szerint sugárhajtású kormányokkal és a tolóerővektor változtatásával hajtják végre. Az autó teljesítményelektronikája a hagyományos szilícium helyett szilícium-karbidból készül majd.

A test anyaga is innovatív lesz. A tervezők a legújabb alumínium- és szkandiumötvözetet fogják használni. Az Összoroszországi Repülési Anyagok Intézetében fejlesztették ki. Ez könnyű, teljesen fémből készült hegesztett törzset hoz létre.

A Toyota és a Lexus technológiát fejleszt annak érdekében, hogy értelmetlenné tegye az autórablást

Az autólopás az egyik legnagyobb probléma, amellyel az autótulajdonosok szembesülnek. Még a riasztórendszerek sem mindig tudnak megbirkózni a feladatukkal, de a gyártóknak már van fejlettebb megoldása. 2020-tól az oroszországi Toyota és Lexus márkák teljes választékát az egyedi T-Mark / L-Mark lopásgátló azonosító védi.

Az azonosító egy autó mikropontokkal ellátott jelölése egy 1 mm átmérőjű fóliából, amelyre egyedi PIN-kódot helyeznek, amely az adott autó VIN-számához kapcsolódik. Összesen akár 10 000 ilyen pontot is alkalmaznak a különböző karosszériaelemekre és összeállításokra. A "csatolt" járműnek való megfelelőségüket a toyota.ru és a lexus.ru webhelyeken ellenőrizheti.

A jelölés használata lehetővé teszi a bűnüldöző szervek és a használt autók vásárlói számára, hogy ellenőrizzék az autó "útlevél" adatait a gyártás tényleges dátumával, felszereltségével, gyártmányával és motorszámával és egyéb jellemzőivel. A gyártó az azonosítókat olyan megoldásként pozicionálja, amely jelentősen csökkenti a gépeltérítők érdeklődését a Toyota és Lexus autók iránt, és lehetővé teszi, hogy kizárják a járművek másodlagos piacon történő továbbértékesítését.

Az első autó, amely megkapta az L-Market a hazai piacon, a Lexus ES volt - a gyártó szerint a mai napig nem történt lopásgátló jelöléssel ellátott szedán ellopása. Ezenkívül a megjelölt autók tulajdonosai akár 15%-os kedvezményt is kaphatnak a CASCO lopásveszélyre vonatkozó szabályzatából. Az oroszországi Toyota és Lexus márkák T-Mark / L-Mark jelzéssel való felszerelésének folyamata várhatóan 2020 folyamán fejeződik be.

Repülés közben tesztelik az orosz villanymotort szupravezetőkön

A TsIAM szakemberei névadója PI Baranov megkezdte a felkészülést Oroszország első hibrid erőművének elektromotoros tesztelésére. A RIA Novoszty a tudományos vizsgálóközpont sajtószolgálatára hivatkozva számolt be róla előző nap.

E hónap közepén az intézet képviselői ellátogattak az FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , ahol megvizsgálták a Yak-40 bázis repülőlaboratóriumát, ahol a jövőben egy ígéretes egységet terveznek tesztelni. A repülési tesztekre várhatóan 2 év múlva kerül sor. A tervek szerint a legújabb, magas hőmérsékletű villanymotort szupravezetőkre szerelik fel, valamint hűtőrendszert a repülőgép orrába, amelyet a ZAO Superox készített az FPI megrendelésére. Emlékezzünk vissza, hogy ez az egység egy egyedülálló hazai fejlesztés, amely a hagyományos elektromos berendezésekhez képest kézzelfogható előnyt tud nyújtani a hibrid telepítés elemeinek teljesítménysűrűségében és hatékonyságában.

A repülőlaboratórium "farkában" lévő három motor közül viszont az USATU által kifejlesztett turbótengelyes gázturbinás egységet, elektromos generátorral szerelik fel. A vezérlőrendszer egységeit és az akkumulátorokat a Yak-40 kabinjában helyezik el. Tesztmérnökök is ott lesznek a repülés alatt. A közelgő tesztek fő célja egy hibrid erőmű bemutatójának létrehozása, amelyet a jövőben ígéretes interregionális orosz repülőgépekre is telepíthetnek.