TOP-9 טכנולוגיות פורצות דרך לחיסכון באנרגיה של העתיד

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

חדשות טריות על מדע וטכנולוגיה. אנו מפרסמים את התגליות האחרונות של מדענים, סקירות טכניות, החדשות האחרונות מהאינטרנט ומההיי-טק.

תא סולארי חדש שובר שיא יעילות

ערימת תאים סולאריים פרוסקיט על גבי תאים סולאריים סיליקון היא אחת הדרכים להגדיל את כמות אור השמש בשימוש.

השימוש בתאים פוטו-וולטאיים סולאריים כמקור אנרגיה מתחדש נמצא במגמת עלייה ככל שהטכנולוגיה הופכת ליעילה יותר וזולה יותר.

ערימת תאים סולאריים פרוסקיט על גבי תאי סיליקון היא אחת הדרכים להגדיל את כמות אור השמש בשימוש, וכעת חוקרים באוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה שברו שיא יעילות עבור תאים סולאריים טנדם אלה.

החוקרים אומרים כי התאים הסולאריים החדשים שלהם המבוססים על פרוסקיט וסיליקון השיגו יעילות של 27.7% בהמרת אור השמש לאנרגיה. זה יותר מכפול ממה שהטכנולוגיה יכלה לייצר רק לפני חמש שנים (13.7 אחוז), וזו עלייה ראויה ביחס לדיווחים לפני שנתיים - 25.2 אחוזים.

מעניין שהטכנולוגיה כבר עולה על רוב הפאנלים הסולאריים הזמינים מסחרית, שמרחפים סביב רף 20 אחוז היעילות. הם מבוססים אך ורק על סיליקון וצפויים להגיע לגבול המקסימלי שלהם בשנים הקרובות.

גם סיליקון וגם פרוסקיט טובים בהמרת אור השמש לאנרגיה, אבל יחד הם עובדים אפילו טוב יותר. הסיבה לכך היא ששני החומרים סופגים אור באורכי גל שונים – הסיליקון אוסף בעיקר אור אדום ואינפרא אדום, בעוד פרובסקיט מתמחה בירוק וכחול.

כדי להפיק את המרב מזה, החוקרים עורמים תאי פרוסקיט שקופים על גבי תאי סיליקון. פרוסקיט קולט את מה שהוא צריך, בעוד אורכי גל אחרים מסוננים לסיליקון.

מדענים פועלים כעת לשיפור היעילות עוד יותר, כאשר הטכנולוגיה מתמסחרת במהירות. היעילות חייבת להיות בסביבות 30 אחוזים לפני שתהיה כדאית לייצור המוני, לפי החוקרים, וזה צפוי לקרות עד 2023.

מערכת הדמיה תלת מימדית חדשה יכולה ללכוד פוטונים בודדים

טכנולוגיה חדשה היא ההדגמה האמיתית הראשונה של הפחתת רעש פוטון בודד

חוקרים במכון הטכנולוגי של סטיבנס יצרו מערכת הדמיה תלת מימדית המשתמשת בתכונות הקוונטיות של האור כדי ליצור תמונות חדות פי 40,000 מהטכנולוגיה הנוכחית. התגלית סוללת את הדרך לשימוש יעיל במערכת LIDAR במכוניות לנהיגה עצמית ומערכות מיפוי לוויינים, תקשורת בחלל וכו'.

העבודה מטפלת בבעיה ארוכת שנים עם LIDAR, שיורה לייזרים לעבר מטרות מרוחקות ואז מזהה אור מוחזר. בעוד שגלאי האור המשמשים במערכות אלו רגישים מספיק כדי ליצור תמונות מפורטות של כמה פוטונים - חלקיקי אור זעירים, קשה להבחין בין שברי אור לייזר המוחזרים לאור רקע בהיר יותר כמו אור שמש.

"ככל שהחיישנים שלנו הופכים רגישים יותר, כך הם הופכים רגישים יותר לרעשי רקע", אומרים המדענים. "זו הבעיה שאנחנו מנסים לפתור כרגע". הטכנולוגיה החדשה היא ההדגמה האמיתית הראשונה של דיכוי רעש פוטון בודד באמצעות טכניקה הנקראת Quantum Parametric Sorting Mode או QPMS, שהוצעה לראשונה ב-2017.

שלא כמו רוב כלי סינון הרעשים המסתמכים על עיבוד שלאחר התוכנה כדי לנקות תמונות רועשות, QPMS מאמת חתימות של אור קוונטי באמצעות אופטיקה אקזוטית לא ליניארית כדי ליצור תמונות נקיות יותר באופן אקספוננציאלי ברמת החיישן.

למצוא פוטון ספציפי הנושא מידע בתוך רעשי רקע זה כמו לנסות לחטוף פתית שלג אחד מסופת שלגים - אבל זה בדיוק מה שהחוקרים הצליחו לעשות. הם מתארים שיטה להטבעת מאפיינים קוונטיים מסוימים בפולס יוצא של אור לייזר ולאחר מכן סינון האור הנכנס כך שהחיישן מזהה רק פוטונים בעלי תכונות קוונטיות תואמות.

התוצאה: מערכת הדמיה שרגישה להפליא לפוטונים שחוזרים מהמטרה שלה, אך מתעלמת למעשה מכל הפוטונים הרועשים הלא רצויים. גישה זו מייצרת תמונות תלת-ממדיות חדות, גם כאשר כל פוטון הנושא את האות מוטבע על ידי הרבה יותר פוטונים רועשים.

"על ידי ניקוי זיהוי הפוטונים הראשוני, אנו דוחפים את הגבולות של הדמיה תלת מימדית מדויקת בסביבות 'רועשות'", אמר פטריק ריין, מחבר המחקר הראשי. "הראינו שאנו יכולים להפחית את כמות הרעש פי 40,000 בערך ממה שטכנולוגיית ההדמיה המתקדמת ביותר יכולה לספק".

מבחינה מעשית, הפחתת רעש QPMS יכולה לאפשר שימוש ב-LIDAR ליצירת תמונות תלת מימד מדויקות ומפורטות במרחקים של עד 30 קילומטרים. QPMS יכול לשמש גם לתקשורת בחלל עמוק, שבו סנוור חריף מהשמש בדרך כלל מטביע פולסי לייזר מרוחקים. אולי הכי מרגש, טכנולוגיה זו יכולה גם לתת לחוקרים מבט ברור יותר על החלקים הרגישים ביותר בגוף האדם.

על ידי מתן הדמיה כמעט שקטה של פוטון בודד, המערכת תסייע לחוקרים ליצור תמונות ברורות ומפורטות מאוד של הרשתית האנושית באמצעות קרני לייזר חלשות כמעט בלתי נראות שלא יפגעו ברקמות הרגישות של העין.

ננו-לווין "ברבור" יישלח לחלל במפרש סולארי

הננו-לווין הרוסי "לבד" עשוי להפוך לחללית הראשונה שעוזבת את מסלול כדור הארץ באמצעות מפרש שמש. ניתן להציג מודל טיסה של הלוויין בעוד שלוש שנים, ולאחר מכן תצא טיסת מבחן.

הטכניקה מתוכננת לשמש למשימות מחקר, שיהפכו זולות יותר עקב נטישת השימוש במנועי הנעה כבדים - הדבר יפחית את המשקל הכולל של הגשושית הביתית. ההבדל העיקרי בין העיצובים הלבד לזרים הוא עיצוב הרוטור הייחודי של המפרש בעל שני הלהבים, המאפשר להגדיל את שטחו פי עשרה. כמו המרצה הבכיר של האוניברסיטה הטכנית הממלכתית של מוסקבה. באומן אלכסנדר פופוב, מפרש סיבובי דו-להב, מוגן בפטנט על ידי האוניברסיטה, יותקן על הברבור, שאינו דורש מסגרת לפריסה. "בזכות זה, אנו מצפים להגדיל את שטחו פי עשרה עם אותו משקל של המבנה", ציין המדען.

לדברי פופוב, המכשיר החדש יועבר על ידי רכב שיגור למסלול בגובה של 1,000 ק מ. לאחר מכן, הוא יתחיל בסיבוב מבוקר, יזום על ידי מנועים אלקטרו-תרמיים - התנגדות (הם יקבלו את האנרגיה הדרושה מפאנלים סולאריים). במקביל, עקב כוח צנטריפוגלי, ישוגרו שני מפרשים בציפוי מחזיר אור חד-צדדי מגלילים מיוחדים משני צידי הלוויין. אורכם הכולל יהיה כ-320 מ'.

מדענים רשמו פטנט על מערכת אספקת החשמל של כדור הארץ מהחלל

המכון להנדסת רדיו במוסקבה של האקדמיה הרוסית למדעים קיבל פטנט על מערכת להעברת אנרגיה מתחנת כוח סולארית שמסתובבת לכדור הארץ, לפי הנתונים באתר האינטרנט של השירות הפדרלי לקניין רוחני.

על פי המסמך, מדענים מציעים לפרוס תחנת כוח סולארית בחלל בגובה של 300 עד 1000 קילומטרים, ובעת טיסה מעל נקודת קליטה קרקעית, להעביר את האנרגיה שנצברה בסוללות תחנת הכוח באמצעות גלי מיקרו.

במקביל, פטנט אמריקאי דומה משנת 1971 מצוין בפטנט הרוסי, שבו הועלה לראשונה הרעיון של יצירת תחנת כוח סולארית בחלל. לאחר מכן הוצע למקם את תחנת הכוח במסלול גיאוסטציונרי בגובה של 36 אלף קילומטרים, מה שיאפשר לה להיות כל הזמן כמעט מעל אותו קטע של פני כדור הארץ ובכך להבטיח העברה מתמדת של אנרגיה לכדור הארץ.. עם זאת, במקרה זה, תחנת הקבלה חייבת להיות ממוקמת בקו המשווה. ההצעה הרוסית מאפשרת להעביר אנרגיה לאזורים אחרים בכדור הארץ.

בשנת 2018, סגן המנהל הכללי הראשון של אחזקת שבבה, סרגיי פופוב, בראיון ל-RIA נובוסטי, אמר כי מדענים רוסים מפתחים לייזר מסלולי עם מראה משחזר, אשר יוכל להעביר אנרגיית שמש לאותם חלקים של כדור הארץ שבו זה בלתי אפשרי או קשה ביותר לבנות תחנות כוח, כולל מספר לאזור הארקטי.

מערכת הזיהוי תאפשר לרחפנים לטוס פי 10 מהר יותר ולא להתרסק

מהנדסים מאוניברסיטת ציריך (שוויץ) הציגו מערכת מניעת התנגשות חדשה ביסודה עבור מל"טים - עדיין אין שום דבר מהיר ומדויק יותר בעולם. הם יצאו מהעובדה שקצבי תגובה של 20-40 מילישניות, כמו בהרבה מערכות בלתי מאוישות מסחריות, אינם מספיקים כדי לארגן את התנועה הבטוחה של מל"טים מעופפים במהירות גבוהה. כדי להדגים את היכולות של פרי המוח שלהם, השוויצרים השתמשו במשחק סדרן, לימדו מל"טים להתחמק בצורה מופתית מכדורים שעפים לעברם.

לבעיה עם זמן התגובה של רחפנים למכשולים יש שני שורשים. ראשית, מהירות התנועה הגבוהה של כלי רכב מעופפים בהשוואה לקרקע. שנית, כוח מחשוב חלש, שבגללו למערכות המשולבות אין זמן לנתח את המצב ולזהות את ההפרעה. כפתרון, המהנדסים החליפו את החיישנים ב"מצלמות אירועים", והגדילו את מהירות התגובה ל-3.5 מילישניות.

מצלמת האירועים מגיבה רק לשינויים בבהירות של פיקסלים בודדים בפריים ומתעלמת מאחרים, ולכן היא צריכה לעבד מעט מאוד מידע על מנת לזהות עצם נע על רקע סטטי או בישיבה. מכאן מהירות התגובה הגבוהה, אך במהלך ניסויים מעשיים התברר כי לא המל טים הקיימים ולא המצלמות עצמן מתאימות למטרה זו. הכשרון של המהנדסים השוויצרים הוא שהם יצרו מחדש גם את המצלמות וגם את הפלטפורמה של ה-quadcopters, בנוסף הם פיתחו את האלגוריתמים הדרושים, למעשה, ויצרו מערכת חדשה.

כשמשחקים סדרן, מזל"ט עם מערכת כזו מצליח ב-90% מהמקרים להתחמק מכדור שנזרק לעברו במהירות של 10 מ'/ש', ממרחק של 3 מ' בלבד. וזה בנוכחות רק מצלמה אחת, אם גודל ההפרעה ידוע מראש - נוכחות של שתי מצלמות מאפשרת לו לחשב במדויק את כל הפרמטרים של ההפרעה ולקבל את ההחלטה הנכונה. כעת עובדים מהנדסים על בדיקת המערכת בתנועה, כאשר טסים במסלולים קשים. לפי החישובים שלהם, כתוצאה מכך, מל"טים יוכלו לטוס פי עשרה מהר יותר מעכשיו, ללא סכנת התנגשות.

מדענים מסינגפור למדו איך להכין איירגל מעולה מצמיגים ישנים

מדענים מהאוניברסיטה הלאומית של סינגפור היו מתוסכלים מאוד מהעובדה שרק 40% מהצמיגים המשומשים הולכים למיחזור, אז הם יצאו למצוא פתרון חלופי לבעיה זו. לא הייתה תוכנית ברורה, רק רעיון - לבודד גומי מחומר הצמיג ולתת לו צורה חדשה. למשל, הפכו אותו לבסיס איירגל נקבובי - מבנה תאי בו התאים מתמלאים בגז.

במהלך הניסויים, המדענים השרו שברים דקים של צמיגים בתערובת של ממיסים "ידידותיים לסביבה" ומים כדי לנקות את הגומי מזיהומים. לאחר מכן התמיסה עוכלה עד שנוצרה מסה אחידה, מקורר ל-50 מעלות צלזיוס והוליופיליזה בתא ואקום למשך 12 שעות. הפלט היה איירגל צפוף וקל משקל.

בניגוד לסוגים אחרים של אירוג'לים, הגרסה המבוססת על גומי התבררה כחזקה פי כמה. ולאחר מריחת הציפוי מ-methoxytrimethylsilane הוא גם הפך לעמיד במים, מה שקבע מיד את תחום היישום המבטיח שלו - כחומר סופח לחיסול נזילות שמן. האשפה של אתמול תעזור להיפטר מסוג אחר של פסולת וזיהום.

אבל יותר מכל, מדענים מסינגפור מרוצים מהצד הכלכלי של ההמצאה. יצירת יריעת איירגל גומי בשטח של 1 מ"ר. ועובי 1 ס"מ לוקח 12-13 שעות ועולה 7 דולר. ניתן להגדיל את התהליך בקלות ולהפוך אותו לעסק אטרקטיבי מבחינה מסחרית. במיוחד, לאור העתודות העצומות והזול של חומר המקור.

מונית אווירית בלתי מאוישת מפותחת בפדרציה הרוסית

ברוסיה נוצרת מונית אווירית בלתי מאוישת, שתוכל להסיע נוסעים למרחק של 500 ק"מ במהירות שיוט של 500 קמ"ש. המודל הניסיוני הראשון מתוכנן להיווצר עד 2025, הוא ישמש להמראה ונחיתה אנכיים.

צפוי כי ייוצר בהמשך דגם טיסה שכושר הנשיאה שלו יהיה 500 ק ג (ארבעה נוסעים), כותב העיתון איזבסטיה.

מונית אווירית כזו מיועדת בעיקר לשימוש בערים עם אוכלוסייה של למעלה ממיליון ובאזורים הגדולים במדינה. השימוש בכלי יהפוך לרלוונטי בשל היעדר מסלולים ברוסיה, הסבירו היזמים מהיוזמה הלאומית לטכנולוגיה (NTI).

"המהירות הגבוהה של הרכב תובטח על ידי יחידת טורבינת גז המותקנת על הסיפון ומחוברת לגנרטור חשמלי. הוא מזין שישה מנועים נייחים דרך סוללת קבלי-על", אמר פאבל בולאט, סגן המנהל המשותף של קבוצת העבודה Aeronet ב-NTI. לדבריו, המנועים יסתובבו מאווררי הרמה ותחזוקה, שיוחזרו לחלוטין לתוך גוף המטוס, המשמש ככנף. השליטה מתוכננת להתבצע על ידי הגאי סילון ועל ידי שינוי וקטור הדחף. האלקטרוניקה הכוחנית לרכב תהיה עשויה מסיליקון קרביד במקום סיליקון מסורתי.

גם חומר הגוף יהיה חדשני. המעצבים הולכים להשתמש בסגסוגת האלומיניום והסקנדיום העדכנית ביותר. זה פותח במכון הכל-רוסי לחומרי תעופה. זה יצור גוף מרותך ממתכת קל משקל.

טויוטה ולקסוס מפתחות טכנולוגיה כדי להפוך חטיפת מכוניות לחסרת משמעות

גניבת רכב היא אחת הטרדות הגדולות ביותר שעומדות בפני בעלי רכב. גם מערכות אזעקה לא תמיד מתמודדות עם המשימה שלהן, אבל ליצרנים יש כבר פתרון מתקדם יותר. משנת 2020, כל מגוון המותגים של טויוטה ולקסוס ברוסיה יהיה מוגן על ידי המזהה הייחודי נגד גניבה T-Mark / L-Mark.

המזהה הוא סימון של מכונית עם מיקרו-נקודות מתוך סרט בקוטר של 1 מ"מ, שעליו מוחל קוד PIN ייחודי המשויך למספר VIN של מכונית מסוימת. בסך הכל, עד 10,000 נקודות כאלה מוחלות על אלמנטים ומכלולים שונים של הגוף. אתה יכול לבדוק את תאימותם לרכב ה"מצורף" באתרים toyota.ru ו-lexus.ru.

השימוש בסימון מאפשר לרשויות אכיפת החוק ולרוכשי מכוניות משומשות לאמת את נתוני ה"דרכון" של המכונית עם תאריך ייצורה בפועל, אבזור, יצרן ומספר מנוע ומאפיינים נוספים.היצרן מציב את המזהים כפתרון שמפחית משמעותית את התעניינות החוטפים במכוניות טויוטה ולקסוס ומאפשר לשלול אפשרות למכירה חוזרת של כלי רכב על ידם בשוק המשני.

המכונית הראשונה שקיבלה את ה-L-Mark בשוק המקומי הייתה לקסוס ES - לטענת היצרן, עד היום לא היו מקרים של גניבה של סדאן זו המצוידת בסימוני נגד גניבה. בנוסף, לבעלי מכוניות מסומנות יש הנחות של עד 15% על מדיניות CASCO על סכנת גניבה. צפוי כי תהליך ההצטיידות של מגוון מותגי טויוטה ולקסוס ברוסיה ב-T-Mark / L-Mark יושלם במהלך 2020.

מנוע חשמלי רוסי על מוליכים ייבדק בטיסה

מומחי TsIAM על שם PI ברנוב החלה בהכנות לבדיקת תחנת הכוח ההיברידית הראשונה ברוסיה עם מנוע חשמלי. RIA נובוסטי דיווחה על כך יום קודם לכן, בהתייחסו לשירות העיתונות של מרכז הבדיקות המדעיות.

באמצע חודש זה ביקרו נציגי המכון ב-FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , שם בחנו את מעבדת הטיסה בבסיס Yak-40, שם מתוכננת בדיקה של יחידה מבטיחה בעתיד. מבחני טיסה צפויים להתקיים בעוד שנתיים. מתוכנן להתקין את המנוע החשמלי האחרון בטמפרטורה גבוהה על מוליכים ומערכת קירור באף המטוס, שנוצר על ידי ZAO Superox בהוראת ה-FPI. נזכיר כי יחידה זו היא פיתוח ביתי ייחודי, המסוגל לספק יתרון מוחשי בצפיפות הספק וביעילות של רכיבי מתקן היברידי, בהשוואה לציוד חשמלי מסורתי.

בתורו, במקום אחד משלושת המנועים ב"זנב" של המעבדה המעופפת, תותקן יחידת טורבינת גז עם גל טורבו עם גנרטור חשמלי, שפותחה על ידי ה-USATU. יחידות מערכת בקרה וסוללות יוצבו בתא Yak-40. מהנדסי ניסויים יהיו שם גם במהלך הטיסה. המטרה העיקרית של המבחנים הקרובים היא ליצור הדגמה של תחנת כוח היברידית, אשר בעתיד תוכל להיות מותקנת על מטוסים רוסיים בין-אזוריים מבטיחים.