TOP-9 banebrydende energibesparende teknologier i fremtiden

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Friske nyheder om videnskab og teknologi. Vi offentliggør de seneste opdagelser fra videnskabsmænd, tekniske anmeldelser, de seneste nyheder fra internettet og hi-tech.

Ny solcelle slår effektivitetsrekord

At stable perovskitsolceller oven på siliciumsolceller er en måde at øge mængden af anvendt sollys på.

Brugen af solcelleceller som en vedvarende energikilde er stigende, efterhånden som teknologien bliver mere effektiv og billigere.

At stable perovskit-solceller oven på siliciumceller er en måde at øge mængden af anvendt sollys på, og nu har forskere ved Australian National University slået en effektivitetsrekord for disse tandemsolceller.

Forskerne siger, at deres nye solceller baseret på perovskit og silicium har opnået en effektivitet på 27,7 % til at omdanne sollys til energi. Dette er mere end det dobbelte af, hvad teknologien kunne have produceret for bare fem år siden (13,7 procent), og dette er et pænt skridt op i forhold til rapporterne for to år siden – 25,2 procent.

Interessant nok overgår teknologien allerede de fleste kommercielt tilgængelige solpaneler, som svæver omkring 20 procent effektivitetsmærket. De er udelukkende baseret på silicium og forventes at nå deres maksimumgrænse i løbet af de næste par år.

Både silicium og perovskit er gode til at omdanne sollys til energi, men sammen fungerer de endnu bedre. Det skyldes, at de to materialer absorberer lys af forskellige bølgelængder – silicium opsamler hovedsageligt rødt og infrarødt lys, mens perovskit har specialiseret sig i grønt og blåt.

For at få mest muligt ud af dette stabler forskerne gennemskinnelige perovskitceller oven på siliciumceller. Perovskite opfanger det, den har brug for, mens andre bølgelængder filtreres til silicium.

Forskere arbejder nu på at forbedre effektiviteten endnu mere, med teknologien, der kommercialiseres med hastige skridt. Effektiviteten skal ifølge forskerne være omkring 30 procent, før den er levedygtig til masseproduktion, og det forventes at ske i 2023.

Nyt 3D-billeddannelsessystem kan fange enkelte fotoner

Ny teknologi er den første rigtige demonstration af single-photon støjreduktion

Forskere ved Stevens Institute of Technology har skabt et 3D-billeddannelsessystem, der bruger lysets kvanteegenskaber til at skabe billeder, der er 40.000 gange skarpere end den nuværende teknologi. Opdagelsen baner vejen for effektiv brug af LIDAR-systemet i selvkørende biler og satellitkortsystemer, kommunikation i rummet mv.

Værket løser et langvarigt problem med LIDAR, som affyrer lasere mod fjerne mål og derefter registrerer reflekteret lys. Mens lysdetektorerne, der bruges i disse systemer, er følsomme nok til at skabe detaljerede billeder af nogle få fotoner - bittesmå lyspartikler, er det vanskeligt at skelne reflekterede fragmenter af laserlys fra lysere baggrundslys såsom sollys.

"Jo mere følsomme vores sensorer bliver, jo mere følsomme bliver de over for baggrundsstøj," siger forskerne. "Det er det problem, vi i øjeblikket forsøger at løse." Den nye teknologi er den første rigtige demonstration af enkelt-foton støjundertrykkelse ved hjælp af en teknik kaldet Quantum Parametric Sorting Mode eller QPMS, som først blev foreslået i 2017.

I modsætning til de fleste støjfiltreringsværktøjer, der er afhængige af softwareefterbehandling til at rydde op i støjende billeder, validerer QPMS kvantelyssignaturer ved hjælp af eksotisk ikke-lineær optik for at skabe eksponentielt renere billeder på sensorniveau.

At finde en bestemt foton, der bærer information midt i baggrundsstøj, er som at forsøge at snuppe et snefnug ud af en snestorm - men det er præcis, hvad forskerne lykkedes med. De beskriver en metode til at indprente bestemte kvanteegenskaber i en udgående puls af laserlys og derefter filtrere det indkommende lys, så sensoren kun registrerer fotoner med matchende kvanteegenskaber.

Resultatet: et billeddannelsessystem, der er utroligt følsomt over for fotoner, der vender tilbage fra sit mål, men som ignorerer stort set alle uønskede støjende fotoner. Denne tilgang producerer skarpe 3D-billeder, selv når hver foton, der bærer signalet, overdøves af mange flere støjende fotoner.

"Ved at rydde den indledende fotondetektion skubber vi grænserne for nøjagtig 3D-billeddannelse i 'støjende' miljøer," sagde Patrick Rain, hovedforfatter af undersøgelsen. "Vi har vist, at vi kan reducere mængden af støj med omkring 40.000 gange, hvad den mest avancerede billedteknologi kan give."

Rent praktisk kan QPMS-støjreduktion gøre det muligt at bruge LIDAR til at skabe nøjagtige, detaljerede 3D-billeder på afstande på op til 30 kilometer. QPMS kan også bruges til kommunikation i det dybe rum, hvor hårdt blænding fra solen normalt overdøver fjerne laserimpulser. Måske mest spændende kan denne teknologi også give forskerne et klarere overblik over de mest følsomme dele af menneskekroppen.

Ved at levere næsten lydløs enkeltfoton-billeddannelse vil systemet hjælpe forskere med at skabe klare, meget detaljerede billeder af den menneskelige nethinde ved hjælp af næsten usynlige, svage laserstråler, der ikke vil beskadige øjets følsomme væv.

Nanosatellit "Svanen" vil blive sendt ud i rummet på et solsejl

Den russiske nanosatellit "Lebed" kan blive det første rumfartøj, der forlader Jordens kredsløb ved hjælp af et solsejl. En flyvemodel af satellitten kan præsenteres om tre år, hvorefter der følger en testflyvning.

Teknikken er planlagt til at blive brugt til forskningsmissioner, som vil blive billigere på grund af opgivelsen af brugen af tunge fremdriftsmotorer - dette vil reducere den samlede vægt af den indenlandske sonde. Hovedforskellen mellem Lebed og udenlandske designs er det unikke rotordesign af det to-bladede sejl, som gør det muligt at tidoble dets areal. Som universitetslektor ved Moskva State Technical University navngivet. Bauman Alexander Popov, et to-bladet roterende sejl, patenteret af universitetet, vil blive installeret på Svanen, som ikke kræver en ramme at installere. "Takket være dette forventer vi at øge dets areal tidoblet med den samme vægt af strukturen," bemærkede videnskabsmanden.

Ifølge Popov vil den nye enhed blive leveret af en løfteraket i et kredsløb med en højde på 1.000 km. Derefter vil den begynde en kontrolleret rotation, initieret af shuntende elektrotermiske motorer - resistojets (de vil modtage den nødvendige energi fra solpaneler). Samtidig vil der på grund af centrifugalkraften blive opsendt to sejl med en ensidig reflekterende belægning fra specielle cylindre på begge sider af satellitten. Deres samlede længde vil være omkring 320 m.

Forskere har patenteret systemet til strømforsyning af Jorden fra rummet

Moscow Radio Engineering Institute fra det russiske videnskabsakademi modtog et patent på et system til transmission af energi fra et solcelleanlæg i kredsløb til Jorden, ifølge dataene på webstedet for Federal Service for Intellectual Property.

Ifølge dokumentet foreslår videnskabsmænd at installere et rumsolkraftværk i en højde af 300 til 1000 kilometer og, når de flyver over et jordmodtagepunkt, overføre den energi, der er akkumuleret i kraftværkets batterier ved hjælp af mikrobølger.

Samtidig er et lignende amerikansk patent fra 1971 angivet i det russiske patent, hvor ideen om at skabe et solenergianlæg først blev fremsat. Derefter blev det foreslået at placere kraftværket i en geostationær bane med en højde på 36 tusinde kilometer, hvilket ville gøre det muligt hele tiden at være praktisk talt over den samme sektion af Jordens overflade og derved sikre en konstant overførsel af energi til Jorden. Men i dette tilfælde skal modtagestationen være placeret ved ækvator. Det russiske forslag gør det muligt at overføre energi til andre områder af Jorden.

I 2018 sagde den første vicegeneraldirektør for Shvabe-bedriften, Sergei Popov, i et interview med RIA Novosti, at russiske forskere er ved at udvikle en orbitallaser med et repeaterspejl, som vil være i stand til at transmittere solenergi til de dele af Jorden, hvor det er umuligt eller ekstremt svært at bygge kraftværker, herunder nummer til Arktis.

Genkendelsessystemet vil tillade droner at flyve 10 gange hurtigere og ikke styrte ned

Ingeniører fra Universitetet i Zürich (Schweiz) har præsenteret et fundamentalt nyt system til undgåelse af kollisioner for droner - intet hurtigere og mere præcist i verden endnu. De gik ud fra det faktum, at reaktionshastigheder på 20-40 millisekunder, som i mange kommercielle ubemandede systemer, ikke er nok til at organisere sikker bevægelse af højhastighedsflyvende droner. For at demonstrere evnerne i deres ide, brugte schweizerne udsmiderspillet, hvor de lærte droner at mesterligt undvige bolde, der flyver mod dem.

Problemet med droners reaktionstid på forhindringer har to rødder. For det første den høje bevægelseshastighed af flyvende køretøjer sammenlignet med jorden. For det andet svag computerkraft, på grund af hvilken indbyggede systemer ikke har tid til at analysere situationen og genkende interferensen. Som en løsning erstattede ingeniørerne sensorerne med "hændelseskameraer", hvilket øgede reaktionshastigheden til 3,5 millisekunder.

Hændelseskameraet reagerer kun på ændringer i lysstyrken af individuelle pixels i billedet og ignorerer andre, så det skal behandle meget lidt information for at detektere et objekt i bevægelse mod en statisk eller stillesiddende baggrund. Deraf den høje reaktionshastighed, men i løbet af praktiske eksperimenter viste det sig, at hverken de eksisterende droner eller selve kameraerne er egnede til dette formål. Fordelen ved de schweiziske ingeniører er, at de lavede både kameraerne og platformen for quadcopterne om, plus at de udviklede de nødvendige algoritmer, faktisk skabte et nyt system.

Når man spiller bouncer, formår en drone med et sådant system i 90% af tilfældene at undvige en bold, der kastes mod den med en hastighed på 10 m/s, fra en afstand på kun 3 m. Og dette er kun i nærværelse af kun et kamera, hvis størrelsen af interferensen er kendt på forhånd - tilstedeværelsen af to kameraer giver ham mulighed for nøjagtigt at beregne alle parametrene for interferensen og træffe den rigtige beslutning. Nu arbejder ingeniører på at teste systemet i bevægelse, når de flyver på svære ruter. Ifølge deres beregninger vil UAV'er som følge heraf være i stand til at flyve ti gange hurtigere end nu, uden risiko for kollision.

Singapore-forskere har lært, hvordan man laver fremragende aerogel fra gamle dæk

Forskere ved National University of Singapore var ekstremt frustrerede over, at kun 40 % af brugte dæk går til genbrug, så de satte sig for at finde en alternativ løsning på dette problem. Der var ingen klar plan, kun en idé - at isolere gummi fra dækmaterialet og give det en ny form. Gør det for eksempel til en porøs aerogelbase - en cellulær struktur, hvor cellerne er fyldt med gas.

I løbet af eksperimenterne gennemblødte forskerne tynde fragmenter af dæk i en blanding af "miljøvenlige" opløsningsmidler og vand for at rense gummiet fra urenheder. Derefter blev opløsningen fordøjet, indtil der var dannet en ensartet masse, afkølet til -50°C og lyofiliseret i et vakuumkammer i 12 timer. Outputtet var en tæt og let aerogel.

I modsætning til andre typer aerogel viste den gummibaserede version sig at være mange gange stærkere. Og efter at have påført belægningen fra methoxytrimethylsilan blev den også vandafvisende, hvilket med det samme bestemte dets lovende anvendelsesområde - som sorbent til likvidering af oliespild. Gårsdagens affald skal hjælpe med at komme af med en anden type affald og forurening.

Men mest af alt er videnskabsmænd i Singapore tilfredse med den økonomiske side af opfindelsen. Oprettelse af et ark gummiaerogel med et areal på 1 kvm. og 1 cm tyk tager 12-13 timer og koster 7 $. Processen kan let skaleres op og gøres til en kommercielt attraktiv forretning. Især i betragtning af de enorme reserver og kildematerialets billighed.

En ubemandet lufttaxi er ved at blive udviklet i Den Russiske Føderation

En ubemandet lufttaxi er ved at blive oprettet i Rusland, som vil være i stand til at transportere passagerer over en afstand på 500 km med en marchhastighed på 500 km/t. Den første eksperimentelle model er planlagt til at blive skabt i 2025, den vil blive brugt til lodret start og landing.

Det forventes, at der vil blive produceret yderligere en flyvemodel, hvis bæreevne bliver 500 kg (fire passagerer), skriver avisen Izvestia.

En sådan lufttaxi er primært designet til brug i byer med over en million indbyggere og i landets største regioner. Brugen af køretøjet vil blive relevant på grund af manglen på landingsbaner i Rusland, forklarede udviklerne fra National Technology Initiative (NTI).

Køretøjets høje hastighed vil blive sikret af en gasturbineenhed installeret om bord og forbundet til en elektrisk generator. Den forsyner seks stationære motorer gennem et batteri af superkondensatorer,” sagde Pavel Bulat, vicedirektør for Aeronet-arbejdsgruppen hos NTI. Ifølge ham vil motorerne rotere løfte- og holdeventilatorer, som vil blive trukket helt ind i skroget, der fungerer som en vinge. Styringen planlægges udført med jet-ror og ved at ændre trykvektoren. Powerelektronikken til bilen bliver lavet af siliciumcarbid i stedet for traditionel silicium.

Kropsmaterialet vil også være innovativt. Designerne kommer til at bruge den nyeste aluminium og scandium legering. Det blev udviklet på All-Russian Institute of Aviation Materials. Dette vil skabe en letvægts helmetal svejset skrog.

Toyota og Lexus udvikler teknologi, der gør carjacking meningsløst

Biltyveri er et af de største problemer, som bilejere står over for. Selv alarmsystemer klarer ikke altid deres opgave, men producenterne har allerede en mere avanceret løsning. Fra 2020 vil hele udvalget af Toyota- og Lexus-mærker i Rusland være beskyttet af den unikke anti-tyveri-identifikation T-Mark / L-Mark.

Identifikationen er en mærkning af en bil med mikroprikker fra en film med en diameter på 1 mm, hvorpå der er påført en unik PIN-kode, knyttet til en bestemt bils VIN-nummer. I alt anvendes op til 10.000 sådanne punkter på forskellige kropselementer og samlinger. Du kan kontrollere deres overensstemmelse med det "vedhæftede" køretøj på webstederne toyota.ru og lexus.ru.

Brugen af mærkning gør det muligt for retshåndhævende myndigheder og købere af brugte biler at verificere bilens "pas"-data med den faktiske dato for dens fremstilling, udstyr, mærke og motornummer og andre egenskaber. Producenten placerer identifikatorer som en løsning, der markant reducerer flykaprernes interesse for Toyota- og Lexus-biler og gør det muligt at udelukke muligheden for videresalg af køretøjer af dem på det sekundære marked.

Den første bil, der modtog L-mærket på hjemmemarkedet, var Lexus ES - ifølge producenten har der til dato ikke været tilfælde af tyveri af denne sedan udstyret med tyverisikringsmærker. Derudover har ejerne af mærkede biler rabat på op til 15 % på CASCOs politik om risiko for tyveri. Det forventes, at processen med at udstyre rækken af Toyota- og Lexus-mærker i Rusland med T-Mark / L-Mark vil blive afsluttet i løbet af 2020.

Russisk elektrisk motor på superledere vil blive testet under flyvning

Specialister fra TsIAM opkaldt efter PI Baranov begyndte forberedelserne til at teste det første hybridkraftværk i Rusland med en elektrisk motor. RIA Novosti rapporterede om det dagen før med henvisning til pressetjenesten fra det videnskabelige testcenter.

I midten af denne måned besøgte repræsentanter for instituttet FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , hvor de undersøgte det flyvende laboratorium på Yak-40 basen, hvor det er planen at teste en lovende enhed i fremtiden. Flyveprøver forventes at finde sted om 2 år. Det er planlagt at installere den nyeste højtemperaturelektriske motor på superledere og et kølesystem i næsen af flyet, skabt af ZAO Superox efter ordre fra FPI. Husk på, at denne enhed er en unik indenlandsk udvikling, som er i stand til at give en håndgribelig fordel i effekttæthed og effektivitet af komponenterne i en hybridinstallation sammenlignet med traditionelt elektrisk udstyr.

Til gengæld vil der i stedet for en af de tre motorer i "halen" af det flyvende laboratorium blive installeret en turboshaft gasturbineenhed med en elektrisk generator, udviklet af USATU. Kontrolsystemenheder og batterier vil blive placeret i Yak-40 kabinen. Testingeniører vil også være der under flyvningen. Hovedmålet med de kommende test er at skabe en demonstrator af et hybridkraftværk, som i fremtiden kan installeres på lovende interregionale russiske fly.