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TOP-9 inovadoras tecnologias de economia de energia do futuro
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Vídeo: TOP-9 inovadoras tecnologias de economia de energia do futuro

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Anonim

Novas notícias de ciência e tecnologia. Publicamos as últimas descobertas de cientistas, análises técnicas, as últimas notícias da Internet e de alta tecnologia.

Nova célula solar quebra recorde de eficiência

Empilhar células solares de perovskita sobre células solares de silício é uma forma de aumentar a quantidade de luz solar usada.

O uso de células solares fotovoltaicas como fonte de energia renovável está aumentando à medida que a tecnologia se torna mais eficiente e menos cara.

Empilhar células solares de perovskita sobre células de silício é uma maneira de aumentar a quantidade de luz solar usada, e agora pesquisadores da Universidade Nacional da Austrália quebraram um recorde de eficiência para essas células solares em tandem.

Os pesquisadores dizem que suas novas células solares baseadas em perovskita e silício alcançaram eficiência de 27,7% na conversão da luz solar em energia. Isso é mais do que o dobro do que a tecnologia poderia ter produzido há apenas cinco anos (13,7 por cento), e é um avanço decente em relação aos relatórios de dois anos atrás - 25,2 por cento.

Curiosamente, a tecnologia já supera a maioria dos painéis solares disponíveis comercialmente, que oscilam em torno da marca de 20 por cento de eficiência. Eles são baseados exclusivamente em silício e devem atingir seu limite máximo nos próximos anos.

Tanto o silício quanto a perovskita são bons em converter a luz do sol em energia, mas juntos funcionam ainda melhor. Isso ocorre porque os dois materiais absorvem luz de comprimentos de onda diferentes - o silício coleta principalmente luz vermelha e infravermelha, enquanto a perovskita é especializada em verde e azul.

Para aproveitar ao máximo isso, os pesquisadores empilham células translúcidas de perovskita sobre as de silício. A perovskita capta o que precisa, enquanto outros comprimentos de onda são filtrados em silício.

Os cientistas agora estão trabalhando para melhorar ainda mais a eficiência, com a tecnologia que está sendo comercializada se aproximando rapidamente. A eficiência deve ficar em torno de 30 por cento antes de ser viável para produção em massa, de acordo com os pesquisadores, e isso deve acontecer até 2023.

Novo sistema de imagem 3D pode capturar fótons individuais

A nova tecnologia é a primeira demonstração real de redução de ruído de fóton único

Pesquisadores do Stevens Institute of Technology criaram um sistema de imagem 3D que usa as propriedades quânticas da luz para criar imagens 40.000 vezes mais nítidas do que a tecnologia atual. A descoberta abre caminho para o uso eficaz do sistema LIDAR em carros autônomos e sistemas de mapeamento por satélite, comunicações no espaço, etc.

O trabalho aborda um problema de longa data com o LIDAR, que dispara lasers contra alvos distantes e, em seguida, detecta a luz refletida. Embora os detectores de luz usados nesses sistemas sejam sensíveis o suficiente para criar imagens detalhadas de alguns fótons - minúsculas partículas de luz, é difícil distinguir fragmentos refletidos de luz laser de luz de fundo mais brilhante, como a luz solar.

“Quanto mais sensíveis nossos sensores se tornam, mais sensíveis eles se tornam ao ruído de fundo”, dizem os cientistas. "Este é o problema que estamos tentando resolver." A nova tecnologia é a primeira demonstração real de supressão de ruído de fóton único usando uma técnica chamada Modo de Classificação Paramétrica Quântica ou QPMS, que foi proposta pela primeira vez em 2017.

Ao contrário da maioria das ferramentas de filtragem de ruído que dependem de pós-processamento de software para limpar imagens ruidosas, QPMS valida assinaturas de luz quântica usando ótica não linear exponencial para criar imagens exponencialmente mais limpas no nível do sensor.

Encontrar um fóton específico carregando informações em meio ao ruído de fundo é como tentar arrancar um floco de neve de uma nevasca - mas foi exatamente o que os pesquisadores conseguiram fazer. Eles descrevem um método de imprimir certas propriedades quânticas em um pulso de luz laser de saída e, em seguida, filtrar a luz que entra para que o sensor detecte apenas fótons com propriedades quânticas correspondentes.

O resultado: um sistema de imagem incrivelmente sensível aos fótons que retornam de seu alvo, mas que ignora virtualmente todos os fótons barulhentos indesejados. Essa abordagem produz imagens 3D nítidas, mesmo quando cada fóton que carrega o sinal é abafado por muitos mais fótons ruidosos.

“Ao limpar a detecção inicial de fótons, expandimos os limites da imagem 3D precisa em ambientes 'ruidosos'”, disse Patrick Rain, principal autor do estudo. "Mostramos que podemos reduzir a quantidade de ruído em cerca de 40.000 vezes o que a tecnologia de imagem mais avançada pode fornecer."

Em termos práticos, a redução de ruído QPMS pode permitir que o LIDAR seja usado para criar imagens 3D precisas e detalhadas a distâncias de até 30 quilômetros. O QPMS também pode ser usado para comunicações no espaço profundo, onde o brilho intenso do sol geralmente abafa os pulsos de laser distantes. Talvez o mais empolgante seja o fato de que essa tecnologia também pode dar aos pesquisadores uma visão mais clara das partes mais sensíveis do corpo humano.

Ao fornecer imagens de fóton único quase silenciosas, o sistema ajudará os pesquisadores a criar imagens nítidas e altamente detalhadas da retina humana usando feixes de laser quase invisíveis e fracos que não danificarão os tecidos sensíveis do olho.

O nanossatélite "Swan" será enviado ao espaço em uma vela solar

O nanosatélite russo "Lebed" pode se tornar a primeira espaçonave a deixar a órbita da Terra usando uma vela solar. Um modelo de vôo do satélite pode ser apresentado em três anos, após os quais um vôo de teste seguirá.

A técnica está prevista para uso em missões de pesquisa, que ficarão mais baratas com o abandono do uso de motores de propulsão pesada - o que reduzirá o peso total da sonda doméstica. A principal diferença entre os designs Lebed e estrangeiros é o design exclusivo do rotor da vela de duas lâminas, que torna possível aumentar sua área dez vezes. Como o professor sênior da Universidade Técnica do Estado de Moscou nomeado. Bauman Alexander Popov, uma vela rotativa de duas lâminas, patenteada pela universidade, será instalada no Swan, que não requer estrutura para se desdobrar. “Com isso, esperamos aumentar em dez vezes sua área com o mesmo peso da estrutura”, observou o cientista.

Segundo Popov, o novo dispositivo será entregue por um veículo lançador em uma órbita com altitude de 1.000 km. Em seguida, iniciará uma rotação controlada, iniciada por manobras de motores eletrotérmicos - resistojets (receberão a energia necessária dos painéis solares). Ao mesmo tempo, devido à força centrífuga, duas velas com revestimento reflexivo unilateral serão lançadas de cilindros especiais em ambos os lados do satélite. Seu comprimento total será de cerca de 320 m.

Os cientistas patentearam o sistema de fornecimento de energia da Terra a partir do espaço

O Instituto de Engenharia de Rádio de Moscou da Academia Russa de Ciências recebeu a patente de um sistema de transmissão de energia de uma usina solar em órbita para a Terra, segundo dados do site do Serviço Federal de Propriedade Intelectual.

Segundo o documento, os cientistas propõem implantar uma usina solar espacial a uma altitude de 300 a 1000 quilômetros e, ao sobrevoar um ponto receptor terrestre, transmitir a energia acumulada nas baterias da usina por meio de microondas.

Ao mesmo tempo, uma patente americana semelhante de 1971 é indicada na patente russa, na qual a ideia de criar uma usina solar espacial foi apresentada pela primeira vez. Em seguida, foi proposto colocar a usina em uma órbita geoestacionária com uma altitude de 36 mil quilômetros, o que permitiria estar o tempo todo praticamente acima da mesma seção da superfície terrestre e, assim, garantir uma transferência constante de energia para a Terra.. Porém, neste caso, a estação receptora deve estar localizada no equador. A proposta russa possibilita a transferência de energia para outras regiões da Terra.

Em 2018, o primeiro vice-diretor geral da holding Shvabe, Sergei Popov, em entrevista à RIA Novosti, disse que cientistas russos estão desenvolvendo um laser orbital com espelho repetidor, que será capaz de transmitir energia solar àquelas partes do Terra onde é impossível ou extremamente difícil construir usinas de energia, incluindo número para o Ártico.

O sistema de reconhecimento permitirá que os drones voem 10 vezes mais rápido e não colidam

Engenheiros da Universidade de Zurique (Suíça) apresentaram um sistema de prevenção de colisões fundamentalmente novo para drones - nada mais rápido e preciso do mundo ainda. Eles partiram do fato de que taxas de reação de 20-40 milissegundos, como em muitos sistemas comerciais não tripulados, não são suficientes para organizar o movimento seguro de drones voadores em alta velocidade. Para demonstrar as capacidades de sua criação, os suíços usaram o jogo de bouncer, ensinando drones a desviar com maestria de bolas que voassem contra eles.

O problema com o tempo de reação dos drones aos obstáculos tem duas raízes. Em primeiro lugar, a alta velocidade de movimento dos veículos voadores em comparação com os terrestres. Em segundo lugar, o poder de computação fraco, devido ao qual os sistemas de bordo não têm tempo para analisar a situação e reconhecer a interferência. Como solução, os engenheiros substituíram os sensores por "câmeras de eventos", aumentando a velocidade de reação para 3,5 milissegundos.

A câmera de eventos reage apenas às mudanças no brilho de pixels individuais no quadro e ignora os outros, portanto, precisa processar muito pouca informação para detectar um objeto em movimento contra um fundo estático ou sedentário. Daí a alta velocidade de reação, mas no decorrer de experimentos práticos descobriu-se que nem os drones existentes nem as próprias câmeras são adequados para esse propósito. O mérito dos engenheiros suíços é que refizeram as câmeras e a plataforma dos quadricópteros, além de desenvolverem os algoritmos necessários, de fato, criando um novo sistema.

Ao jogar bouncer, um drone com tal sistema em 90% dos casos consegue escapar de uma bola que é arremessada a uma velocidade de 10 m / s, a uma distância de apenas 3 m. E isso ocorre na presença de apenas uma câmera, se o tamanho da interferência for conhecido com antecedência - a presença de duas câmeras permite que ele calcule com precisão todos os parâmetros da interferência e tome a decisão certa. Agora os engenheiros estão trabalhando para testar o sistema em movimento, ao voar em rotas difíceis. Como resultado, de acordo com seus cálculos, os UAVs poderão voar dez vezes mais rápido do que agora, sem o risco de colisão.

Cientistas de Cingapura aprenderam a fazer aerogel excelente com pneus velhos

Cientistas da Universidade Nacional de Cingapura ficaram extremamente frustrados com o fato de que apenas 40% dos pneus usados vão para a reciclagem, então eles buscaram uma solução alternativa para esse problema. Não havia um plano claro, apenas uma ideia - isolar a borracha do material do pneu e dar-lhe uma nova forma. Por exemplo, transforme-o em uma base de aerogel porosa - uma estrutura celular na qual as células são preenchidas com gás.

No decorrer dos experimentos, os cientistas embeberam fragmentos finos de pneus em uma mistura de solventes "ecológicos" e água para limpar a borracha de impurezas. Em seguida, a solução foi digerida até a formação de uma massa uniforme, resfriada a -50 ° C e liofilizada em câmara de vácuo por 12 horas. A saída foi um aerogel denso e leve.

Ao contrário de outros tipos de aerogéis, a versão à base de borracha revelou-se muitas vezes mais forte. E depois de aplicar o revestimento de metoxitrimetilsilano, ele também se tornou resistente à água, o que imediatamente determinou seu promissor campo de aplicação - como sorvente para liquidar derramamentos de óleo. O lixo de ontem ajudará a se livrar de outro tipo de lixo e poluição.

Mas, acima de tudo, os cientistas de Cingapura estão satisfeitos com o lado econômico da invenção. Criação de uma folha de aerogel de borracha com área de 1 m quadrado. e 1 cm de espessura leva de 12 a 13 horas e custa $ 7. O processo pode ser facilmente ampliado e transformado em um negócio comercialmente atraente. Especialmente, dadas as enormes reservas e o baixo custo do material de origem.

Um táxi aéreo não tripulado está sendo desenvolvido na Federação Russa

Um táxi aéreo não tripulado está sendo criado na Rússia, que poderá transportar passageiros por uma distância de 500 km a uma velocidade de cruzeiro de 500 km / h. O primeiro modelo experimental está planejado para ser criado até 2025 e será usado para decolagem e pouso vertical.

A expectativa é que mais um modelo de vôo seja produzido, com capacidade de transporte de 500 kg (quatro passageiros), escreve o jornal Izvestia.

Esse táxi aéreo é projetado principalmente para uso em cidades com uma população de mais de um milhão e nas maiores regiões do país. O uso do veículo se tornará relevante devido à falta de pistas na Rússia, explicaram os desenvolvedores da National Technology Initiative (NTI).

“A alta velocidade do veículo será garantida por uma turbina a gás instalada a bordo e conectada a um gerador elétrico. Ele alimenta seis motores estacionários por meio de uma bateria de supercapacitores”, disse Pavel Bulat, vice-codiretor do grupo de trabalho Aeronet da NTI. Segundo ele, os motores vão girar ventiladores de levantamento e sustentação, que ficarão totalmente retraídos na fuselagem, que funciona como uma asa. O controle é planejado para ser realizado por leme a jato e pela alteração do vetor de empuxo. A eletrônica de potência do carro será feita de carboneto de silício em vez do silício tradicional.

O material da carroceria também será inovador. Os designers vão usar a mais recente liga de alumínio e escândio. Foi desenvolvido no Instituto Russo de Materiais de Aviação. Isso criará uma fuselagem soldada totalmente em metal leve.

Toyota e Lexus desenvolvem tecnologia para tornar o roubo de carros sem sentido

O roubo de automóveis é uma das maiores dificuldades que os proprietários de automóveis enfrentam. Mesmo os sistemas de alarme nem sempre dão conta de sua tarefa, mas os fabricantes já têm uma solução mais avançada. A partir de 2020, toda a gama de marcas Toyota e Lexus na Rússia será protegida pelo identificador antifurto exclusivo T-Mark / L-Mark.

O identificador é uma marcação de um carro com micropontos de um filme com um diâmetro de 1 mm, no qual um código PIN único é aplicado, associado ao número VIN de um carro específico. No total, até 10.000 desses pontos são aplicados a vários elementos do corpo e montagens. Você pode verificar sua conformidade com o veículo "anexado" nos sites toyota.ru e lexus.ru.

O uso da marcação permite que as autoridades policiais e os compradores de carros usados verifiquem os dados do "passaporte" do carro com a data real de fabricação, equipamento, marca e número do motor e outras características. O fabricante posiciona os identificadores como uma solução que reduz significativamente o interesse de sequestradores por carros Toyota e Lexus e permite excluir a possibilidade de revenda de veículos por eles no mercado secundário.

O primeiro carro a receber o L-Mark no mercado nacional foi o Lexus ES - segundo a fabricante, até o momento não houve nenhum caso de furto desse sedã equipado com marcação anti-furto. Além disso, os proprietários de carros marcados têm descontos de até 15% na apólice CASCO sobre risco de furto. Espera-se que o processo de equipar a gama das marcas Toyota e Lexus na Rússia com o T-Mark / L-Mark seja concluído em 2020.

Motor elétrico russo em supercondutores será testado em vôo

Especialistas da TsIAM nomeados em homenagem a PI Baranov começou os preparativos para testar a primeira usina de energia híbrida na Rússia com um motor elétrico. A RIA Novosti noticiou isso na véspera, referindo-se à assessoria de imprensa do centro de ensaios científicos.

Em meados deste mês, representantes do instituto visitaram o FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , onde examinaram o laboratório voador na base Yak-40, onde se planeja testar uma unidade promissora no futuro. Os testes de voo estão previstos para ocorrer em 2 anos. Está prevista a instalação de um motor elétrico de alta temperatura de última geração nos supercondutores e um sistema de resfriamento no nariz da aeronave, criado pela ZAO Superox por encomenda do FPI. Recorde-se que esta unidade é um empreendimento doméstico único, capaz de proporcionar uma vantagem tangível na densidade de potência e na eficiência dos componentes de uma instalação híbrida, em comparação com os equipamentos elétricos tradicionais.

Por sua vez, no lugar de um dos três motores da "cauda" do laboratório voador, será instalada uma unidade de turbina a gás turboeixo com gerador elétrico, desenvolvida pelo USATU. As unidades e baterias do sistema de controle serão colocadas na cabine Yak-40. Os engenheiros de teste também estarão presentes durante o vôo. O principal objetivo dos próximos testes é criar um demonstrador de uma usina híbrida, que no futuro poderá ser instalada em promissoras aeronaves russas inter-regionais.

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