TOP-9 tecnologies d'estalvi d'energia innovadores del futur

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Noves notícies de ciència i tecnologia. Publiquem els últims descobriments de científics, revisions tècniques, les últimes notícies d'Internet i l'alta tecnologia.

La nova cèl·lula solar bat el rècord d'eficiència

Apilar cèl·lules solars de perovskita a sobre de cèl·lules solars de silici és una manera d'augmentar la quantitat de llum solar utilitzada.

L'ús de cèl·lules solars fotovoltaiques com a font d'energia renovable està en augment a mesura que la tecnologia es fa més eficient i menys costosa.

Apilar cèl·lules solars de perovskita a sobre de cèl·lules de silici és una manera d'augmentar la quantitat de llum solar utilitzada, i ara els investigadors de la Universitat Nacional d'Austràlia han batut un rècord d'eficiència per a aquestes cèl·lules solars en tàndem.

Els investigadors diuen que les seves noves cèl·lules solars basades en perovskita i silici han aconseguit un 27,7% d'eficiència en la conversió de la llum solar en energia. Això és més del doble del que la tecnologia podria haver produït fa només cinc anys (13,7%), i això és un pas decent respecte als informes de fa dos anys: un 25,2%.

Curiosament, la tecnologia ja supera la majoria dels panells solars disponibles comercialment, que ronden la marca d'eficiència del 20 per cent. Es basen únicament en silici i s'espera que arribin al seu límit màxim en els propers anys.

Tant el silici com la perovskita són bons per convertir la llum solar en energia, però junts funcionen encara millor. Això es deu al fet que els dos materials absorbeixen llum de diferents longituds d'ona: el silici recull principalment llum vermella i infraroja, mentre que la perovskita s'especialitza en verd i blau.

Per aprofitar-ho al màxim, els investigadors apilen cèl·lules de perovskita translúcides a sobre de les de silici. La perovskita recull el que necessita, mentre que altres longituds d'ona es filtren al silici.

Els científics estan treballant ara per millorar encara més l'eficiència, amb la comercialització de la tecnologia que s'apropa ràpidament. L'eficiència ha d'estar al voltant del 30 per cent abans que sigui viable per a la producció en massa, segons els investigadors, i s'espera que això passi el 2023.

El nou sistema d'imatge 3D pot capturar fotons individuals

La nova tecnologia és la primera demostració real de la reducció de soroll d'un sol fotó

Investigadors de l'Institut de Tecnologia Stevens han creat un sistema d'imatge en 3D que utilitza les propietats quàntiques de la llum per crear imatges 40.000 vegades més nítides que la tecnologia actual. El descobriment obre el camí per a un ús efectiu del sistema LIDAR en cotxes autònoms i sistemes de mapes per satèl·lit, comunicacions a l'espai, etc.

El treball aborda un problema de llarga data amb LIDAR, que dispara làsers a objectius llunyans i després detecta la llum reflectida. Tot i que els detectors de llum utilitzats en aquests sistemes són prou sensibles per crear imatges detallades d'uns quants fotons, partícules minúscules de llum, és difícil distingir els fragments reflectits de llum làser de la llum de fons més brillant com la llum solar.

"Com més sensibles són els nostres sensors, més sensibles es tornen al soroll de fons", diuen els científics. "Aquest és el problema que estem intentant resoldre actualment". La nova tecnologia és la primera demostració real de la supressió de soroll d'un sol fotó mitjançant una tècnica anomenada Quantum Parametric Sorting Mode o QPMS, que es va proposar per primera vegada el 2017.

A diferència de la majoria de les eines de filtratge de soroll que es basen en el postprocessament de programari per netejar imatges sorolloses, QPMS valida les signatures de llum quàntica utilitzant òptiques no lineals exòtiques per crear imatges exponencialment més netes a nivell del sensor.

Trobar un fotó específic que porta informació enmig del soroll de fons és com intentar treure un floc de neu d'una tempesta de neu, però això és exactament el que van aconseguir fer els investigadors. Descriuen un mètode per imprimir determinades propietats quàntiques en un pols de llum làser sortint i després filtrar la llum entrant de manera que el sensor només detecti fotons amb propietats quàntiques coincidents.

El resultat: un sistema d'imatge que és increïblement sensible als fotons que tornen del seu objectiu, però que ignora pràcticament tots els fotons sorollosos no desitjats. Aquest enfocament produeix imatges 3D nítides, fins i tot quan cada fotó que porta el senyal és ofegat per molts més fotons sorollosos.

"En netejar la detecció inicial de fotons, superem els límits de la imatge 3D precisa en entorns" sorollosos ", va dir Patrick Rain, autor principal de l'estudi. "Hem demostrat que podem reduir la quantitat de soroll unes 40.000 vegades el que pot proporcionar la tecnologia d'imatge més avançada".

En termes pràctics, la reducció de soroll QPMS pot permetre utilitzar LIDAR per crear imatges en 3D precises i detallades a distàncies de fins a 30 quilòmetres. El QPMS també es pot utilitzar per a comunicacions a l'espai profund, on la brillantor del sol sol ofegar els polsos làser llunyans. Potser el més emocionant és que aquesta tecnologia també pot oferir als investigadors una visió més clara de les parts més sensibles del cos humà.

En proporcionar imatges d'un sol fotó gairebé silenciosa, el sistema ajudarà els investigadors a crear imatges clares i molt detallades de la retina humana mitjançant raigs làser gairebé invisibles i febles que no danyaran els teixits sensibles de l'ull.

El nanosatèl·lit "Cigne" s'enviarà a l'espai amb una vela solar

El nanosatèl·lit rus "Lebed" podria convertir-se en la primera nau espacial a abandonar l'òrbita terrestre amb una vela solar. En tres anys es pot presentar un model de vol del satèl·lit, després dels quals es farà un vol de prova.

Es preveu que la tècnica s'utilitzi per a missions d'investigació, que es tornaran més barates a causa de l'abandonament de l'ús de motors de propulsió pesada; això reduirà el pes total de la sonda domèstica. La principal diferència entre els dissenys Lebed i els estrangers és el disseny únic del rotor de la vela de dues pales, que permet augmentar la seva superfície deu vegades. Com va dir el professor sènior de la Universitat Tècnica Estatal de Moscou. Bauman Alexander Popov, una vela rotativa de dues pales, patentada per la universitat, s'instal·larà al Swan, que no requereix un marc per desplegar-se. "Gràcies a això, esperem multiplicar per deu la seva àrea amb el mateix pes de l'estructura", va assenyalar el científic.

Segons Popov, el nou dispositiu serà lliurat per un vehicle de llançament a una òrbita amb una altitud de 1.000 km. Després d'això, començarà una rotació controlada, iniciada per motors electrotèrmics de derivació - resistojets (rebran l'energia necessària dels panells solars). Al mateix temps, a causa de la força centrífuga, es llançaran dues veles amb un recobriment reflectant unilateral des de cilindres especials a banda i banda del satèl·lit. La seva longitud total serà d'uns 320 m.

Els científics han patentat el sistema d'alimentació de la Terra des de l'espai

L'Institut d'Enginyeria de Ràdio de Moscou de l'Acadèmia Russa de Ciències va rebre una patent per a un sistema per transmetre energia des d'una planta d'energia solar en òrbita a la Terra, segons les dades del lloc web del Servei Federal de Propietat Intel·lectual.

Segons el document, els científics proposen desplegar una central d'energia solar espacial a una altitud de 300 a 1.000 quilòmetres i, en sobrevolar un punt receptor terrestre, transmetre l'energia acumulada a les bateries de la central mitjançant microones.

Al mateix temps, una patent americana similar de 1971 s'indica a la patent russa, en la qual es va plantejar per primera vegada la idea de crear una central solar espacial. Aleshores es va proposar situar la central elèctrica en una òrbita geoestacionària amb una altitud de 36 mil quilòmetres, la qual cosa li permetria estar tot el temps pràcticament per sobre de la mateixa secció de la superfície terrestre i així garantir una transferència constant d'energia a la Terra.. Tanmateix, en aquest cas, l'estació receptora ha d'estar situada a l'equador. La proposta russa permet transferir energia a altres regions de la Terra.

El 2018, el primer director general adjunt del holding Shvabe, Sergei Popov, en una entrevista a RIA Novosti, va dir que els científics russos estan desenvolupant un làser orbital amb un mirall repetidor, que serà capaç de transmetre l'energia solar a aquestes parts del Terra on és impossible o extremadament difícil construir centrals elèctriques, inclòs el nombre a l'Àrtic.

El sistema de reconeixement permetrà als drons volar 10 vegades més ràpid i no xocar

Els enginyers de la Universitat de Zuric (Suïssa) han presentat un sistema d'evitació de col·lisions fonamentalment nou per a drons, res més ràpid i precís encara al món. Van partir del fet que les velocitats de reacció de 20-40 mil·lisegons, com en molts sistemes comercials no tripulats, no són suficients per organitzar el moviment segur dels drons voladors d'alta velocitat. Per demostrar les capacitats de la seva creació, els suïssos van utilitzar el joc del gorila, ensenyant als drons a esquivar magistralment les pilotes que els volien.

El problema del temps de reacció dels drons als obstacles té dues arrels. En primer lloc, l'alta velocitat de moviment dels vehicles voladors en comparació amb els terrestres. En segon lloc, una potència informàtica feble, a causa de la qual els sistemes a bord no tenen temps per analitzar la situació i reconèixer la interferència. Com a solució, els enginyers van substituir els sensors per "càmeres d'esdeveniments", augmentant la velocitat de reacció a 3,5 mil·lisegons.

La càmera d'esdeveniments només reacciona als canvis en la brillantor dels píxels individuals del marc i ignora els altres, de manera que necessita processar molt poca informació per detectar un objecte en moviment en un fons estàtic o sedentari. D'aquí l'alta velocitat de reacció, però en el curs d'experiments pràctics va resultar que ni els drons existents ni les càmeres en si són adequades per a aquest propòsit. El mèrit dels enginyers suïssos és que van refer tant les càmeres com la plataforma dels quadcopters, a més de desenvolupar els algorismes necessaris, de fet, creant un nou sistema.

Quan juga al gorila, un dron amb aquest sistema en el 90% dels casos aconsegueix evadir una pilota que se li llança a una velocitat de 10 m / s, des d'una distància de només 3 m. I això només en presència de una càmera, si la mida de la interferència es coneix per endavant, la presència de dues càmeres li permet calcular amb precisió tots els paràmetres de la interferència i prendre la decisió correcta. Ara els enginyers estan treballant per provar el sistema en moviment, quan volen en rutes difícils. Segons els seus càlculs, com a resultat, els UAV podran volar deu vegades més ràpid que ara, sense risc de col·lisió.

Els científics de Singapur han après a fer un excel·lent aerogel amb pneumàtics vells

Els científics de la Universitat Nacional de Singapur es van veure molt frustrats pel fet que només el 40% dels pneumàtics usats es van a reciclar, així que es van proposar trobar una solució alternativa a aquest problema. No hi havia cap pla clar, només una idea: aïllar el cautxú del material del pneumàtic i donar-li una nova forma. Per exemple, convertiu-lo en una base d'aerogel porosa: una estructura cel·lular en què les cèl·lules s'omplen de gas.

En el transcurs dels experiments, els científics van remullar fragments prims de pneumàtics en una barreja de dissolvents "ecològics" i aigua per netejar el cautxú de les impureses. A continuació, la solució es va digerir fins que es va formar una massa uniforme, es va refredar a -50 °C i es va liofilitzar en una cambra de buit durant 12 hores. La sortida era un aerogel dens i lleuger.

A diferència d'altres tipus d'aerogels, la versió a base de cautxú va resultar ser moltes vegades més forta. I després d'aplicar el recobriment de metoxitrimetilsilà, també es va fer resistent a l'aigua, la qual cosa va determinar immediatament el seu camp d'aplicació prometedor: com a adsorbent per liquidar els vessaments de petroli. Les escombraries d'ahir ajudaran a eliminar un altre tipus de residus i contaminació.

Però sobretot, els científics de Singapur estan satisfets amb l'aspecte econòmic de la invenció. Creació d'una làmina d'aerogel de goma amb una àrea d'1 m². i 1 cm de gruix triga entre 12 i 13 hores i costa 7 dòlars. El procés es pot ampliar fàcilment i es pot convertir en un negoci atractiu comercialment. Sobretot, tenint en compte les enormes reserves i l'economia del material d'origen.

A la Federació Russa s'està desenvolupant un taxi aeri no tripulat

A Rússia s'està creant un taxi aeri no tripulat, que podrà transportar passatgers a una distància de 500 km a una velocitat de creuer de 500 km/h. El primer model experimental està previst que es creï l'any 2025, s'utilitzarà per a l'enlairament i l'aterratge verticals.

S'espera que es produeixi més un model de vol, la capacitat de càrrega del qual serà de 500 kg (quatre passatgers), escriu el diari Izvestia.

Aquest taxi aeri està dissenyat principalment per utilitzar-lo a ciutats amb una població de més d'un milió i a les regions més grans del país. L'ús del vehicle serà rellevant a causa de la manca de pistes a Rússia, van explicar els desenvolupadors de la National Technology Initiative (NTI).

“L'alta velocitat del vehicle estarà assegurada per una turbina de gas instal·lada a bord i connectada a un generador elèctric. Alimenta sis motors estacionaris a través d'una bateria de supercondensadors , va dir Pavel Bulat, codirector adjunt del grup de treball Aeronet de NTI. Segons ell, els motors giraran aixecant i sostenint ventiladors, que quedaran completament retraïts al fuselatge, que actua com una ala. Es preveu que el control es faci mitjançant timons de reacció i canviant el vector d'empenta. L'electrònica de potència del cotxe estarà feta de carbur de silici en lloc del silici tradicional.

El material del cos també serà innovador. Els dissenyadors utilitzaran l'últim aliatge d'alumini i escandi. Va ser desenvolupat a l'Institut de Materials d'Aviació de tot Rússia. Això crearà un fuselatge lleuger i totalment metàl·lic.

Toyota i Lexus desenvolupen tecnologia per fer que el robatori de cotxes no tingui sentit

El robatori d'automòbils és un dels problemes més grans que pateixen els propietaris de cotxes. Fins i tot els sistemes d'alarma no sempre fan front a la seva tasca, però els fabricants ja tenen una solució més avançada. A partir del 2020, tota la gamma de marques Toyota i Lexus a Rússia estarà protegida per l'identificador antirobatori únic T-Mark / L-Mark.

L'identificador és un marcatge d'un cotxe amb micropunts d'una pel·lícula amb un diàmetre d'1 mm, a la qual s'aplica un codi PIN únic, associat al número VIN d'un cotxe concret. En total, s'apliquen fins a 10.000 punts d'aquest tipus a diversos elements i conjunts del cos. Podeu comprovar el seu compliment amb el vehicle "adjunt" als llocs toyota.ru i lexus.ru.

L'ús del marcatge permet a les forces de l'ordre i als compradors de cotxes usats verificar les dades del "passaport" del cotxe amb la data real de fabricació, equipament, marca i número de motor i altres característiques. El fabricant posiciona els identificadors com una solució que redueix significativament l'interès dels segrestadors en els cotxes Toyota i Lexus i permet excloure la possibilitat de revenda de vehicles per part dels mateixos al mercat secundari.

El primer cotxe que va rebre el L-Mark al mercat nacional va ser el Lexus ES -segons el fabricant, fins ara no hi ha hagut cap cas de robatori d'aquesta berlina equipada amb marques antirobatori-. A més, els propietaris dels cotxes marcats tenen descomptes de fins a un 15% en la pòlissa CASCO sobre risc de robatori. S'espera que el procés d'equipament de la gamma de marques Toyota i Lexus a Rússia amb el T-Mark / L-Mark es completi durant el 2020.

El motor elèctric rus sobre superconductors es provarà en vol

Els especialistes de TsIAM tenen el nom PI Baranov va començar els preparatius per provar la primera central elèctrica híbrida a Rússia amb un motor elèctric. RIA Novosti ho va informar el dia abans, fent referència al servei de premsa del centre de proves científiques.

A mitjans d'aquest mes, representants de l'institut van visitar FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , on van examinar el laboratori de vol de la base Yak-40, on està previst provar una unitat prometedora en el futur. Es preveu que les proves de vol tinguin lloc d'aquí a 2 anys. Està previst instal·lar l'últim motor elèctric d'alta temperatura en superconductors i un sistema de refrigeració al morro de l'avió, creat per ZAO Superox per ordre de l'FPI. Recordem que aquesta unitat és un desenvolupament domèstic únic, que és capaç d'aportar un avantatge tangible en densitat de potència i eficiència dels components d'una instal·lació híbrida, en comparació amb els equips elèctrics tradicionals.

Al seu torn, en lloc d'un dels tres motors de la "cua" del laboratori volador, s'instal·larà una unitat de turbina de gas de turboeix amb un generador elèctric, desenvolupada per l'USATU. Les unitats del sistema de control i les bateries es col·locaran a la cabina Yak-40. Els enginyers de proves també hi seran durant el vol. L'objectiu principal de les properes proves és crear un demostrador d'una central elèctrica híbrida, que en el futur es pugui instal·lar en avions russos interregionals prometedors.