TOP-9 tecnologie innovative per il risparmio energetico del futuro

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Notizie fresche di scienza e tecnologia. Pubblichiamo le ultime scoperte di scienziati, revisioni tecniche, le ultime notizie da Internet e dall'hi-tech.

La nuova cella solare batte il record di efficienza

Impilare celle solari in perovskite sopra celle solari in silicio è un modo per aumentare la quantità di luce solare utilizzata.

L'uso di celle solari fotovoltaiche come fonte di energia rinnovabile è in aumento man mano che la tecnologia diventa più efficiente e meno costosa.

Impilare celle solari in perovskite sopra celle in silicio è un modo per aumentare la quantità di luce solare utilizzata, e ora i ricercatori dell'Australian National University hanno battuto un record di efficienza per queste celle solari tandem.

I ricercatori affermano che le loro nuove celle solari basate su perovskite e silicio hanno raggiunto un'efficienza del 27,7% nella conversione della luce solare in energia. Questo è più del doppio di quello che la tecnologia avrebbe potuto produrre solo cinque anni fa (13,7 percento), e questo è un discreto passo avanti rispetto ai rapporti di due anni fa: il 25,2 percento.

È interessante notare che la tecnologia supera già la maggior parte dei pannelli solari disponibili in commercio, che si aggirano intorno al 20% di efficienza. Si basano esclusivamente sul silicio e si prevede che raggiungeranno il loro limite massimo nei prossimi anni.

Sia il silicio che la perovskite sono bravi a convertire la luce solare in energia, ma insieme funzionano ancora meglio. Questo perché i due materiali assorbono la luce di diverse lunghezze d'onda: il silicio raccoglie principalmente la luce rossa e infrarossa, mentre la perovskite è specializzata in verde e blu.

Per ottenere il massimo da questo, i ricercatori impilano celle di perovskite traslucide sopra quelle di silicio. La perovskite raccoglie ciò di cui ha bisogno, mentre altre lunghezze d'onda vengono filtrate in silicio.

Gli scienziati stanno ora lavorando per migliorare ancora di più l'efficienza, con la tecnologia che si sta rapidamente avvicinando alla commercializzazione. Secondo i ricercatori, l'efficienza deve essere di circa il 30% prima che sia praticabile per la produzione di massa, e questo dovrebbe accadere entro il 2023.

Il nuovo sistema di imaging 3D può catturare singoli fotoni

La nuova tecnologia è la prima vera dimostrazione della riduzione del rumore a singolo fotone

I ricercatori dello Stevens Institute of Technology hanno creato un sistema di imaging 3D che utilizza le proprietà quantistiche della luce per creare immagini 40.000 volte più nitide rispetto alla tecnologia attuale. La scoperta apre la strada a un uso efficace del sistema LIDAR nelle auto a guida autonoma e nei sistemi di mappatura satellitare, nelle comunicazioni nello spazio, ecc.

Il lavoro affronta un problema di vecchia data con LIDAR, che spara laser su bersagli distanti e quindi rileva la luce riflessa. Sebbene i rilevatori di luce utilizzati in questi sistemi siano abbastanza sensibili da creare immagini dettagliate di pochi fotoni, minuscole particelle di luce, è difficile distinguere i frammenti riflessi di luce laser dalla luce di sfondo più brillante come la luce solare.

"Più i nostri sensori diventano sensibili, più diventano sensibili al rumore di fondo", affermano gli scienziati. "Questo è il problema che stiamo attualmente cercando di risolvere". La nuova tecnologia è la prima vera dimostrazione della soppressione del rumore a singolo fotone utilizzando una tecnica chiamata Quantum Parametric Sorting Mode o QPMS, che è stata proposta per la prima volta nel 2017.

A differenza della maggior parte degli strumenti di filtraggio del rumore che si basano sulla post-elaborazione del software per ripulire le immagini rumorose, il QPMS convalida le firme della luce quantistica utilizzando un'ottica non lineare esotica per creare immagini esponenzialmente più pulite a livello del sensore.

Trovare un fotone specifico che trasporta informazioni in mezzo al rumore di fondo è come cercare di strappare un fiocco di neve da una bufera di neve, ma è esattamente ciò che i ricercatori sono riusciti a fare. Descrivono un metodo per imprimere determinate proprietà quantistiche in un impulso di luce laser in uscita e quindi filtrare la luce in entrata in modo che il sensore rilevi solo i fotoni con proprietà quantistiche corrispondenti.

Il risultato: un sistema di imaging incredibilmente sensibile ai fotoni che ritornano dal suo obiettivo, ma che ignora praticamente tutti i fotoni rumorosi indesiderati. Questo approccio produce immagini 3D nitide, anche quando ogni fotone che trasporta il segnale viene soffocato da molti più fotoni rumorosi.

"Eliminando il rilevamento iniziale dei fotoni, spingiamo i confini dell'imaging 3D accurato in ambienti "rumorosi"", ha affermato Patrick Rain, autore principale dello studio. "Abbiamo dimostrato di poter ridurre la quantità di rumore di circa 40.000 volte rispetto a quanto può fornire la tecnologia di imaging più avanzata".

In termini pratici, la riduzione del rumore QPMS può consentire di utilizzare LIDAR per creare immagini 3D accurate e dettagliate a distanze fino a 30 chilometri. Il QPMS può essere utilizzato anche per le comunicazioni nello spazio profondo, dove il forte bagliore del sole di solito copre gli impulsi laser distanti. Forse la cosa più eccitante è che questa tecnologia può anche dare ai ricercatori una visione più chiara delle parti più sensibili del corpo umano.

Fornendo immagini a fotone singolo quasi silenziose, il sistema aiuterà i ricercatori a creare immagini chiare e altamente dettagliate della retina umana utilizzando deboli raggi laser quasi invisibili che non danneggeranno i tessuti sensibili dell'occhio.

Nanosatellite "Swan" sarà inviato nello spazio su una vela solare

Il nanosatellite russo "Lebed" potrebbe diventare il primo veicolo spaziale a lasciare l'orbita terrestre utilizzando una vela solare. Un modello di volo del satellite può essere presentato in tre anni, dopo di che seguirà un volo di prova.

Si prevede che la tecnica venga utilizzata per missioni di ricerca, che diventeranno più economiche a causa dell'abbandono dell'uso di motori di propulsione pesanti: ciò ridurrà il peso totale della sonda domestica. La principale differenza tra il design Lebed e quello straniero è l'esclusivo design del rotore della vela a due pale, che consente di aumentare di dieci volte la sua area. Come ha nominato il docente senior dell'Università tecnica statale di Mosca. Bauman Alexander Popov, una vela rotante a due pale, brevettata dall'università, sarà installata sullo Swan, che non richiede un telaio per essere dispiegato. "Grazie a ciò, prevediamo di aumentare la sua area di dieci volte a parità di peso della struttura", ha osservato lo scienziato.

Secondo Popov, il nuovo dispositivo sarà consegnato da un veicolo di lancio in un'orbita con un'altitudine di 1.000 km. Successivamente, inizierà una rotazione controllata, avviata dallo smistamento di motori elettrotermici - resistojet (riceveranno l'energia necessaria dai pannelli solari). Allo stesso tempo, a causa della forza centrifuga, due vele con un rivestimento riflettente su un lato verranno lanciate da speciali cilindri su entrambi i lati del satellite. La loro lunghezza totale sarà di circa 320 m.

Gli scienziati hanno brevettato il sistema di alimentazione della Terra dallo spazio

L'Istituto di ingegneria radiofonica di Mosca dell'Accademia delle scienze russa ha ricevuto un brevetto per un sistema per la trasmissione di energia da una centrale solare orbitante alla Terra, secondo i dati sul sito web del Servizio federale per la proprietà intellettuale.

Secondo il documento, gli scienziati propongono di installare una centrale solare spaziale ad un'altitudine compresa tra 300 e 1000 chilometri e, quando sorvolano un punto di ricezione terrestre, trasmettere l'energia accumulata nelle batterie della centrale utilizzando le microonde.

Allo stesso tempo, un brevetto americano simile del 1971 è indicato nel brevetto russo, in cui è stata presentata per la prima volta l'idea di creare una centrale solare spaziale. Quindi è stato proposto di posizionare la centrale in un'orbita geostazionaria con un'altitudine di 36 mila chilometri, che le consentirebbe di essere praticamente sempre al di sopra della stessa sezione della superficie terrestre e quindi garantire un trasferimento costante di energia alla Terra. Tuttavia, in questo caso, la stazione ricevente deve trovarsi all'equatore. La proposta russa consente di trasferire energia in altre regioni della Terra.

Nel 2018, il primo vicedirettore generale della holding Shvabe, Sergei Popov, in un'intervista a RIA Novosti, ha affermato che gli scienziati russi stanno sviluppando un laser orbitale con uno specchio ripetitore, che sarà in grado di trasmettere energia solare a quelle parti del Terra dove è impossibile o estremamente difficile costruire centrali elettriche, compreso il numero nell'Artico.

Il sistema di riconoscimento consentirà ai droni di volare 10 volte più velocemente e di non schiantarsi

Gli ingegneri dell'Università di Zurigo (Svizzera) hanno presentato un sistema di prevenzione delle collisioni fondamentalmente nuovo per i droni: ancora niente di più veloce e preciso al mondo. Sono partiti dal fatto che velocità di reazione di 20-40 millisecondi, come in molti sistemi commerciali senza pilota, non sono sufficienti per organizzare il movimento sicuro dei droni volanti ad alta velocità. Per dimostrare le capacità della loro idea, gli svizzeri hanno usato il gioco del buttafuori, insegnando ai droni a schivare magistralmente le palle che volano contro di loro.

Il problema con il tempo di reazione dei droni agli ostacoli ha due radici. Innanzitutto, l'elevata velocità di movimento dei veicoli volanti rispetto a quelli terrestri. In secondo luogo, una potenza di calcolo debole, a causa della quale i sistemi di bordo non hanno il tempo di analizzare la situazione e riconoscere l'interferenza. Come soluzione, gli ingegneri hanno sostituito i sensori con "telecamere per eventi", aumentando la velocità di reazione a 3,5 millisecondi.

La telecamera degli eventi reagisce solo ai cambiamenti nella luminosità dei singoli pixel nell'inquadratura e ne ignora gli altri, quindi ha bisogno di elaborare pochissime informazioni per rilevare un oggetto in movimento su uno sfondo statico o sedentario. Da qui l'elevata velocità di reazione, ma nel corso di esperimenti pratici si è scoperto che né i droni esistenti né le telecamere stesse sono adatti a questo scopo. Il merito degli ingegneri svizzeri è che hanno rifatto sia le fotocamere che la piattaforma dei quadricotteri, in più hanno sviluppato gli algoritmi necessari, creando di fatto un nuovo sistema.

Quando si gioca a buttafuori, un drone con un tale sistema nel 90% dei casi riesce a eludere una palla che gli viene lanciata ad una velocità di 10 m / s, da una distanza di soli 3 m. E questo in presenza di soli una telecamera, se la dimensione dell'interferenza è nota in anticipo - a la presenza di due telecamere gli consente di calcolare con precisione tutti i parametri dell'interferenza e prendere la decisione giusta. Ora gli ingegneri stanno lavorando per testare il sistema in movimento, quando si vola su rotte difficili. Secondo i loro calcoli, di conseguenza, gli UAV potranno volare dieci volte più velocemente di adesso, senza il rischio di collisione.

Gli scienziati di Singapore hanno imparato a produrre un eccellente aerogel da vecchi pneumatici

Gli scienziati della National University of Singapore erano estremamente frustrati dal fatto che solo il 40% degli pneumatici usati fosse destinato al riciclaggio, quindi hanno deciso di trovare una soluzione alternativa a questo problema. Non c'era un piano chiaro, solo un'idea: isolare la gomma dal materiale dello pneumatico e dargli una nuova forma. Ad esempio, trasformalo in una base porosa di aerogel, una struttura cellulare in cui le cellule sono piene di gas.

Nel corso degli esperimenti, gli scienziati hanno immerso sottili frammenti di pneumatici in una miscela di solventi "ecologici" e acqua per pulire la gomma dalle impurità. Quindi la soluzione è stata digerita fino a formare una massa uniforme, raffreddata a -50°C e liofilizzata in camera sotto vuoto per 12 ore. L'output è stato un aerogel denso e leggero.

A differenza di altri tipi di aerogel, la versione a base di gomma si è rivelata molte volte più resistente. E dopo aver applicato il rivestimento di metossitrimetilsilano, è diventato anche resistente all'acqua, il che ha immediatamente determinato il suo promettente campo di applicazione: come assorbente per la liquidazione delle fuoriuscite di petrolio. La spazzatura di ieri aiuterà a sbarazzarsi di un altro tipo di rifiuti e inquinamento.

Ma soprattutto, gli scienziati di Singapore sono soddisfatti del lato economico dell'invenzione. Creazione di un foglio di aerogel di gomma con una superficie di 1 mq. e 1 cm di spessore impiega 12-13 ore e costa $ 7. Il processo può essere facilmente ampliato e trasformato in un'attività commercialmente interessante. Soprattutto, viste le enormi riserve e l'economicità del materiale di partenza.

Nella Federazione Russa è in fase di sviluppo un taxi aereo senza equipaggio

In Russia è in fase di creazione un aerotaxi senza equipaggio, che sarà in grado di trasportare passeggeri su una distanza di 500 km a una velocità di crociera di 500 km / h. Il primo modello sperimentale dovrebbe essere creato entro il 2025, sarà utilizzato per il decollo e l'atterraggio verticale.

Si prevede che verrà prodotto ulteriormente un modello di volo, la cui capacità di carico sarà di 500 kg (quattro passeggeri), scrive il quotidiano Izvestia.

Tale aerotaxi è progettato principalmente per l'uso nelle città con una popolazione di oltre un milione e nelle regioni più grandi del paese. L'uso del veicolo diventerà rilevante a causa della mancanza di piste in Russia, hanno spiegato gli sviluppatori della National Technology Initiative (NTI).

“L'elevata velocità del mezzo sarà assicurata da un gruppo turbina a gas installato a bordo e collegato ad un generatore elettrico. Alimenta sei motori stazionari attraverso una batteria di supercondensatori , ha affermato Pavel Bulat, vice condirettore del gruppo di lavoro Aeronet presso NTI. Secondo lui, i motori ruoteranno sollevando e sostenendo i ventilatori, che saranno completamente retratti nella fusoliera, che funge da ala. Il controllo è previsto per essere effettuato tramite timoni a getto e modificando il vettore di spinta. L'elettronica di potenza dell'auto sarà realizzata in carburo di silicio invece del tradizionale silicio.

Anche il materiale del corpo sarà innovativo. I progettisti utilizzeranno l'ultima lega di alluminio e scandio. È stato sviluppato presso l'Istituto russo di materiali per l'aviazione. Ciò creerà una fusoliera saldata interamente in metallo leggero.

Toyota e Lexus sviluppano una tecnologia per rendere senza senso il furto d'auto

Il furto d'auto è uno dei più grandi problemi che i proprietari di auto devono affrontare. Anche i sistemi di allarme non sempre fanno fronte al loro compito, ma i produttori hanno già una soluzione più avanzata. Dal 2020, l'intera gamma dei marchi Toyota e Lexus in Russia sarà protetta dall'identificatore antifurto univoco T-Mark / L-Mark.

L'identificatore è una marcatura di un'auto con micropunti da una pellicola con un diametro di 1 mm, su cui è applicato un codice PIN univoco, associato al numero VIN di una determinata auto. In totale, fino a 10.000 di questi punti vengono applicati a vari elementi del corpo e assiemi. Puoi verificare la loro conformità con il veicolo "allegato" sui siti toyota.ru e lexus.ru.

L'uso della marcatura consente alle forze dell'ordine e agli acquirenti di auto usate di verificare i dati del "passaporto" dell'auto con la data effettiva di fabbricazione, l'attrezzatura, la marca e il numero del motore e altre caratteristiche. Il produttore posiziona gli identificatori come una soluzione che riduce significativamente l'interesse dei dirottatori nelle auto Toyota e Lexus e consente di escludere la possibilità di rivendita dei veicoli da parte loro sul mercato secondario.

La prima auto a ricevere il marchio L sul mercato interno è stata la Lexus ES - secondo il produttore, ad oggi non si sono verificati casi di furto di questa berlina dotata di contrassegni antifurto. Inoltre i possessori di auto marchiate hanno sconti fino al 15% sulla polizza CASCO sul rischio furto. Si prevede che il processo di equipaggiamento della gamma dei marchi Toyota e Lexus in Russia con il marchio T / L-Mark sarà completato nel corso del 2020.

Il motore elettrico russo su superconduttori sarà testato in volo

Gli specialisti di TsIAM prendono il nome da PI Baranov ha iniziato i preparativi per testare la prima centrale elettrica ibrida in Russia con un motore elettrico. Ne ha parlato il giorno prima RIA Novosti, riferendosi al servizio stampa del centro di sperimentazione scientifica.

A metà di questo mese, i rappresentanti dell'istituto hanno visitato FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , dove hanno esaminato il laboratorio volante presso la base Yak-40, dove si prevede di testare un'unità promettente in futuro. I test di volo dovrebbero svolgersi tra 2 anni. Si prevede di installare l'ultimo motore elettrico ad alta temperatura su superconduttori e un sistema di raffreddamento nel muso dell'aeromobile, creato da ZAO Superox per ordine dell'FPI. Ricordiamo che questa unità è uno sviluppo domestico unico, in grado di fornire un vantaggio tangibile nella densità di potenza e nell'efficienza dei componenti di un'installazione ibrida, rispetto alle apparecchiature elettriche tradizionali.

A sua volta, al posto di uno dei tre motori nella "coda" del laboratorio volante, verrà installato un turboalbero a turbina a gas con generatore elettrico, sviluppato dall'USATU. Le unità del sistema di controllo e le batterie saranno collocate nella cabina Yak-40. Durante il volo saranno presenti anche ingegneri collaudatori. L'obiettivo principale dei prossimi test è creare un dimostratore di una centrale elettrica ibrida, che in futuro potrà essere installata su promettenti velivoli interregionali russi.