جدول المحتويات:

أفضل 9 تقنيات متطورة لتوفير الطاقة في المستقبل
أفضل 9 تقنيات متطورة لتوفير الطاقة في المستقبل

فيديو: أفضل 9 تقنيات متطورة لتوفير الطاقة في المستقبل

فيديو: أفضل 9 تقنيات متطورة لتوفير الطاقة في المستقبل
فيديو: حقائق مقززة و صادمة عن أوروبا القديمة التى لا تعرفها ! 2024, مارس
Anonim

أخبار جديدة عن العلوم والتكنولوجيا. ننشر أحدث اكتشافات العلماء والمراجعات الفنية وآخر الأخبار من الإنترنت والتكنولوجيا الفائقة.

خلية شمسية جديدة تحطم الرقم القياسي للكفاءة

يعد تكديس خلايا البيروفسكايت الشمسية فوق خلايا السيليكون الشمسية إحدى الطرق لزيادة كمية ضوء الشمس المستخدمة.

يتزايد استخدام الخلايا الكهروضوئية الشمسية كمصدر للطاقة المتجددة حيث تصبح التكنولوجيا أكثر كفاءة وأقل تكلفة.

يعد تكديس خلايا البيروفسكايت الشمسية فوق خلايا السيليكون إحدى الطرق لزيادة كمية ضوء الشمس المستخدمة ، وقد حطم الباحثون الآن في الجامعة الوطنية الأسترالية رقماً قياسياً في كفاءة هذه الخلايا الشمسية الترادفية.

يقول الباحثون إن خلاياهم الشمسية الجديدة القائمة على البيروفسكايت والسيليكون قد حققت كفاءة بنسبة 27.7٪ في تحويل ضوء الشمس إلى طاقة. هذا أكثر من ضعف ما كان يمكن أن تنتجه التكنولوجيا قبل خمس سنوات فقط (13.7 بالمائة) ، وهذه خطوة جيدة للأعلى من التقارير قبل عامين - 25.2 بالمائة.

ومن المثير للاهتمام أن هذه التقنية تتفوق بالفعل على معظم الألواح الشمسية المتاحة تجاريًا ، والتي تحوم حول علامة الكفاءة البالغة 20 بالمائة. تعتمد فقط على السيليكون ومن المتوقع أن تصل إلى الحد الأقصى في السنوات القليلة المقبلة.

يعتبر كل من السيليكون والبيروفسكايت جيدًا في تحويل ضوء الشمس إلى طاقة ، لكنهما يعملان معًا بشكل أفضل. وذلك لأن المادتين تمتصان الضوء بأطوال موجية مختلفة - حيث يجمع السيليكون الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي ، بينما يتخصص البيروفسكايت في اللونين الأخضر والأزرق.

لتحقيق أقصى استفادة من ذلك ، قام الباحثون بتكديس خلايا بيروفسكايت شفافة فوق خلايا السيليكون. يلتقط البيروفسكايت ما يحتاج إليه ، بينما يتم ترشيح الأطوال الموجية الأخرى إلى السيليكون.

يعمل العلماء الآن على تحسين الكفاءة بشكل أكبر ، مع اقتراب التكنولوجيا التجارية بسرعة. يجب أن تكون الكفاءة حوالي 30 في المائة قبل أن تصبح قابلة للتطبيق على نطاق واسع ، وفقًا للباحثين ، ومن المتوقع أن يحدث هذا بحلول عام 2023.

يمكن لنظام التصوير ثلاثي الأبعاد الجديد التقاط فوتونات مفردة

التكنولوجيا الجديدة هي أول عرض حقيقي لتقليل ضوضاء الفوتون الفردي

ابتكر باحثون في معهد ستيفنز للتكنولوجيا نظامًا للتصوير ثلاثي الأبعاد يستخدم الخصائص الكمومية للضوء لإنشاء صور أكثر وضوحًا بمقدار 40 ألف مرة من التكنولوجيا الحالية. يمهد هذا الاكتشاف الطريق للاستخدام الفعال لنظام LIDAR في السيارات ذاتية القيادة وأنظمة رسم خرائط الأقمار الصناعية والاتصالات في الفضاء ، إلخ.

يعالج العمل مشكلة طويلة الأمد مع LIDAR ، والتي تطلق أشعة الليزر على أهداف بعيدة ثم تكتشف الضوء المنعكس. في حين أن أجهزة الكشف عن الضوء المستخدمة في هذه الأنظمة حساسة بدرجة كافية لإنشاء صور مفصلة لعدد قليل من الفوتونات - جزيئات صغيرة من الضوء ، فمن الصعب التمييز بين الأجزاء المنعكسة من ضوء الليزر وضوء الخلفية الأكثر إشراقًا مثل ضوء الشمس.

يقول العلماء: "كلما أصبحت أجهزة الاستشعار لدينا أكثر حساسية ، كلما أصبحت أكثر حساسية للضوضاء في الخلفية". "هذه هي المشكلة التي نحاول حاليًا حلها". التكنولوجيا الجديدة هي أول عرض حقيقي لقمع ضوضاء الفوتون الفردي باستخدام تقنية تسمى وضع الفرز البارامترى الكمومي أو QPMS ، والتي تم اقتراحها لأول مرة في عام 2017.

على عكس معظم أدوات تصفية الضوضاء التي تعتمد على المعالجة اللاحقة للبرامج لتنظيف الصور المشوشة ، يتحقق QPMS من صحة التوقيعات الضوئية الكمية باستخدام البصريات غير الخطية الغريبة لإنشاء صور أكثر نقاءً على مستوى المستشعر.

إن العثور على فوتون معين يحمل معلومات وسط ضوضاء الخلفية يشبه محاولة انتزاع ندفة ثلجية من عاصفة ثلجية - لكن هذا بالضبط ما نجح الباحثون في فعله. يصفون طريقة لطبع خصائص كمومية معينة في نبضة صادرة من ضوء الليزر ثم ترشيح الضوء الوارد بحيث لا يكتشف المستشعر سوى الفوتونات ذات الخصائص الكمية المطابقة.

النتيجة: نظام تصوير حساس للغاية للفوتونات العائدة من هدفه ، لكنه يتجاهل تقريبًا جميع الفوتونات الصاخبة غير المرغوب فيها. ينتج عن هذا النهج صورًا ثلاثية الأبعاد واضحة ، حتى عندما يغرق كل فوتون يحمل الإشارة بواسطة العديد من الفوتونات الصاخبة.

قال باتريك راين ، المؤلف الرئيسي للدراسة: "من خلال مسح الكشف الأولي للفوتون ، فإننا ندفع حدود التصوير الدقيق ثلاثي الأبعاد في البيئات" الصاخبة ". "لقد أظهرنا أنه يمكننا تقليل كمية الضوضاء بحوالي 40 ألف ضعف ما يمكن أن توفره تكنولوجيا التصوير الأكثر تقدمًا."

من الناحية العملية ، يمكن لتقليل تشويش QPMS تمكين استخدام LIDAR لإنشاء صور دقيقة ومفصلة ثلاثية الأبعاد على مسافات تصل إلى 30 كيلومترًا. يمكن أيضًا استخدام QPMS في اتصالات الفضاء السحيق ، حيث عادةً ما يؤدي الوهج القاسي من الشمس إلى إغراق نبضات الليزر البعيدة. ولعل الأكثر إثارة هو أن هذه التقنية يمكن أن تعطي الباحثين رؤية أوضح لأكثر الأجزاء حساسية في جسم الإنسان.

من خلال توفير تصوير شبه صامت بفوتون واحد ، سيساعد النظام الباحثين على إنشاء صور واضحة ومفصلة للغاية لشبكية العين البشرية باستخدام أشعة ليزر باهتة وغير مرئية تقريبًا لن تضر بالأنسجة الحساسة للعين.

القمر الصناعي النانوي "سوان" سيرسل إلى الفضاء على شراع شمسي

قد يصبح القمر الصناعي النانوي الروسي "ليبيد" أول مركبة فضائية تغادر مدار الأرض باستخدام شراع شمسي. يمكن تقديم نموذج طيران للقمر الصناعي في غضون ثلاث سنوات ، وبعد ذلك ستتبع رحلة تجريبية.

تم التخطيط لاستخدام هذه التقنية في المهام البحثية ، والتي ستصبح أرخص بسبب التخلي عن استخدام محركات الدفع الثقيلة - سيؤدي ذلك إلى تقليل الوزن الإجمالي للمسبار المحلي. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين تصميمي Lebed والتصميمات الأجنبية في التصميم الدوار الفريد للشراع ذي الشفرتين ، مما يجعل من الممكن زيادة مساحته عشرة أضعاف. كما عين كبير محاضر في جامعة موسكو التقنية الحكومية. سيتم تثبيت بومان ألكسندر بوبوف ، وهو شراع دوار ثنائي الشفرات ، حاصل على براءة اختراع من قبل الجامعة ، على البجعة ، والتي لا تتطلب إطارًا لنشرها. وأشار العالم إلى أنه "بفضل هذا ، نتوقع زيادة مساحتها عشرة أضعاف بنفس وزن الهيكل".

وفقًا لبوبوف ، سيتم تسليم الجهاز الجديد بواسطة مركبة الإطلاق إلى مدار على ارتفاع 1000 كيلومتر. بعد ذلك ، ستبدأ في دوران محكوم ، يبدأ بتحويل المحركات الكهروحرارية - resistojets (ستتلقى الطاقة اللازمة من الألواح الشمسية). في الوقت نفسه ، وبسبب قوة الطرد المركزي ، سيتم إطلاق شراعين بطبقة عاكسة من جانب واحد من أسطوانات خاصة على جانبي القمر الصناعي. يبلغ طولها الإجمالي حوالي 320 م.

حصل العلماء على براءة اختراع لنظام إمداد الأرض بالطاقة من الفضاء

حصل معهد موسكو للهندسة الراديوية التابع لأكاديمية العلوم الروسية على براءة اختراع لنظام لنقل الطاقة من محطة طاقة شمسية تدور حول الأرض إلى الأرض ، وفقًا للبيانات الموجودة على الموقع الإلكتروني للخدمة الفيدرالية للملكية الفكرية.

وفقًا للوثيقة ، يقترح العلماء نشر محطة طاقة شمسية فضائية على ارتفاع 300 إلى 1000 كيلومتر ، وعند التحليق فوق نقطة استقبال أرضية ، ينقلون الطاقة المتراكمة في بطاريات محطة الطاقة باستخدام الموجات الدقيقة.

في الوقت نفسه ، تم الإشارة إلى براءة اختراع أمريكية مماثلة لعام 1971 في براءة الاختراع الروسية ، حيث تم طرح فكرة إنشاء محطة طاقة شمسية فضائية لأول مرة. ثم تم اقتراح وضع محطة الطاقة في مدار ثابت بالنسبة للأرض بارتفاع 36 ألف كيلومتر ، مما يسمح لها بأن تكون عمليًا فوق نفس الجزء من سطح الأرض وبالتالي ضمان النقل المستمر للطاقة إلى الأرض. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يجب أن تكون محطة الاستقبال موجودة عند خط الاستواء. يجعل الاقتراح الروسي من الممكن نقل الطاقة إلى مناطق أخرى من الأرض.

في عام 2018 ، قال النائب الأول للمدير العام لشركة Shvabe Holding ، سيرجي بوبوف ، في مقابلة مع RIA Novosti ، إن العلماء الروس يطورون ليزرًا مداريًا بمرآة مكرر ، والتي ستكون قادرة على نقل الطاقة الشمسية إلى تلك الأجزاء من الأرض حيث يكون من المستحيل أو الصعب للغاية بناء محطات طاقة ، بما في ذلك العدد إلى القطب الشمالي.

سيسمح نظام التعرف للطائرات بدون طيار بالتحليق أسرع 10 مرات وعدم تحطمها

قدم مهندسون من جامعة زيورخ (سويسرا) نظامًا جديدًا لتجنب الاصطدام للطائرات بدون طيار - لا شيء أسرع وأكثر دقة في العالم حتى الآن. لقد انطلقوا من حقيقة أن معدلات التفاعل التي تتراوح بين 20 و 40 مللي ثانية ، كما هو الحال في العديد من الأنظمة التجارية غير المأهولة ، ليست كافية لتنظيم الحركة الآمنة للطائرات بدون طيار عالية السرعة. لإثبات قدرات بنات أفكارهم ، استخدم السويسريون لعبة الحارس ، حيث قاموا بتعليم الطائرات بدون طيار مراوغة الكرات التي تطير باتجاههم.

مشكلة وقت رد فعل الطائرات بدون طيار على العقبات لها جذوران. أولاً ، السرعة العالية لحركة المركبات الطائرة مقارنة بالمركبات الأرضية. ثانيًا ، قوة الحوسبة الضعيفة ، بسبب عدم توفر الوقت للأنظمة الموجودة على متن الطائرة لتحليل الموقف والتعرف على التداخل. كحل ، استبدل المهندسون المستشعرات بـ "كاميرات الأحداث" ، مما أدى إلى زيادة سرعة التفاعل إلى 3.5 مللي ثانية.

تتفاعل كاميرا الحدث فقط مع التغييرات في سطوع وحدات البكسل الفردية في الإطار وتتجاهل الآخرين ، لذلك فهي تحتاج إلى معالجة القليل جدًا من المعلومات من أجل اكتشاف كائن متحرك مقابل خلفية ثابتة أو ثابتة. ومن هنا جاءت سرعة رد الفعل العالية ، ولكن في سياق التجارب العملية اتضح أنه لا الطائرات بدون طيار الموجودة ولا الكاميرات نفسها مناسبة لهذا الغرض. تكمن ميزة المهندسين السويسريين في أنهم أعادوا تصنيع الكاميرات ومنصة المروحيات الرباعية ، بالإضافة إلى أنهم طوروا الخوارزميات اللازمة ، في الواقع ، لإنشاء نظام جديد.

عند لعب الحارس ، تتمكن طائرة بدون طيار مع مثل هذا النظام في 90٪ من الحالات من الإفلات من كرة يتم إلقاؤها عليها بسرعة 10 م / ث ، من مسافة 3 أمتار فقط ، وهذا في وجود فقط كاميرا واحدة ، إذا كان حجم التداخل معروفًا مسبقًا - يسمح له وجود كاميرتين بحساب جميع معلمات التداخل بدقة واتخاذ القرار الصحيح. يعمل المهندسون الآن على اختبار النظام أثناء الحركة عند الطيران على طرق صعبة. وفقًا لحساباتهم ، ونتيجة لذلك ، ستكون الطائرات بدون طيار قادرة على الطيران أسرع عشر مرات من الآن ، دون التعرض لخطر الاصطدام.

تعلم علماء سنغافورة كيفية صنع الهلام الهوائي الممتاز من الإطارات القديمة

كان العلماء في جامعة سنغافورة الوطنية محبطين للغاية من حقيقة أن 40٪ فقط من الإطارات المستعملة تذهب لإعادة التدوير ، لذلك شرعوا في إيجاد حل بديل لهذه المشكلة. لم تكن هناك خطة واضحة ، فقط فكرة - عزل المطاط عن مادة الإطارات وإعطائها شكلاً جديدًا. على سبيل المثال ، قم بتحويله إلى قاعدة هوائية مسامية - هيكل خلوي تمتلئ فيه الخلايا بالغاز.

في سياق التجارب ، قام العلماء بنقع شظايا رقيقة من الإطارات في خليط من المذيبات "الصديقة للبيئة" والماء لتطهير المطاط من الشوائب. ثم يتم هضم المحلول حتى يتم تكوين كتلة موحدة ، وتبريدها إلى -50 درجة مئوية وتجفيفها بالتجميد في غرفة مفرغة لمدة 12 ساعة. كان الناتج عبارة عن إيروجيل كثيف وخفيف الوزن.

على عكس الأنواع الأخرى من aerogels ، تبين أن الإصدار القائم على المطاط أقوى عدة مرات. وبعد تطبيق الطلاء من methoxytrimethylsilane ، أصبح أيضًا مقاومًا للماء ، والذي حدد على الفور مجال تطبيقه الواعد - كمواد ماصة لتصفية انسكاب الزيت. ستساعد قمامة الأمس في التخلص من نوع آخر من النفايات والتلوث.

لكن الأهم من ذلك كله ، أن العلماء السنغافوريين مسرورون بالجانب الاقتصادي للاختراع. إنشاء ورقة من المطاط الهوائي بمساحة 1 متر مربع. وسمك 1 سم يستغرق 12-13 ساعة ويكلف 7 دولارات. يمكن توسيع نطاق العملية بسهولة وتحويلها إلى عمل تجاري جذاب. خاصة في ظل الاحتياطيات الهائلة ورخص مادة المصدر.

يجري تطوير تاكسي جوي بدون طيار في الاتحاد الروسي

يتم إنشاء تاكسي جوي بدون طيار في روسيا ، والذي سيكون قادرًا على نقل الركاب لمسافة 500 كم بسرعة إبحار تبلغ 500 كم / ساعة. تم التخطيط لإنشاء أول نموذج تجريبي بحلول عام 2025 ، وسيتم استخدامه للإقلاع والهبوط العمودي.

وكتبت صحيفة إزفستيا أنه من المتوقع أن يتم إنتاج نموذج طيران إضافي ، تبلغ طاقته الاستيعابية 500 كجم (أربعة ركاب).

تم تصميم مثل هذا التاكسي الجوي بشكل أساسي للاستخدام في المدن التي يزيد عدد سكانها عن مليون نسمة وفي أكبر مناطق البلاد. أوضح المطورون من مبادرة التكنولوجيا الوطنية (NTI) أن استخدام السيارة سيصبح ذا صلة بسبب عدم وجود مدارج في روسيا.

سيتم ضمان السرعة العالية للمركبة من خلال وحدة توربينية غازية مثبتة على متنها ومتصلة بمولد كهربائي. قال بافيل بولات ، نائب المدير المشارك لمجموعة عمل Aeronet في NTI ، إنه يغذي ستة محركات ثابتة من خلال بطارية من المكثفات الفائقة. ووفقًا له ، فإن المحركات ستدور مراوح الرفع ودعمها ، والتي سيتم سحبها تمامًا إلى جسم الطائرة ، والذي يعمل كجناح. من المقرر أن يتم التحكم بواسطة الدفات النفاثة وعن طريق تغيير متجه الدفع. سيتم تصنيع إلكترونيات الطاقة الخاصة بالسيارة من كربيد السيليكون بدلاً من السيليكون التقليدي.

ستكون مادة الجسم أيضًا مبتكرة. سيستخدم المصممون أحدث سبائك الألومنيوم وسبائك سكانديوم. تم تطويره في معهد عموم روسيا لمواد الطيران. سيؤدي ذلك إلى إنشاء جسم خفيف ملحوم بالكامل من المعدن.

تويوتا ولكزس تطوران تكنولوجيا لجعل سرقة السيارات بلا معنى

سرقة السيارات من أكبر المتاعب التي يواجهها أصحاب السيارات. حتى أنظمة الإنذار لا تتعامل دائمًا مع مهمتها ، لكن الشركات المصنعة لديها بالفعل حل أكثر تقدمًا. اعتبارًا من عام 2020 ، ستتم حماية المجموعة الكاملة من ماركات Toyota و Lexus في روسيا بواسطة المعرف الفريد لمكافحة السرقة T-Mark / L-Mark.

المعرّف هو علامة على سيارة بها أجزاء صغيرة من فيلم يبلغ قطره 1 مم ، يتم تطبيق رمز PIN فريد عليه ، مرتبطًا برقم VIN لسيارة معينة. في المجموع ، يتم تطبيق ما يصل إلى 10000 نقطة من هذا القبيل على عناصر وتجمعات الجسم المختلفة. يمكنك التحقق من امتثالهم للمركبة "المرفقة" على موقعي toyota.ru و lexus.ru.

يسمح استخدام العلامات لوكالات إنفاذ القانون ومشتري السيارات المستعملة بالتحقق من بيانات "جواز السفر" للسيارة مع التاريخ الفعلي لتصنيعها ومعداتها وصناعتها ورقم محركها وخصائص أخرى.تضع الشركة المصنعة المعرفات كحل يقلل بشكل كبير من اهتمام الخاطفين بسيارات تويوتا ولكزس ويجعل من الممكن استبعاد إمكانية إعادة بيع المركبات من قبلهم في السوق الثانوية.

كانت السيارة الأولى التي حصلت على L-Mark في السوق المحلية هي Lexus ES - وفقًا للشركة المصنعة ، حتى الآن لم تكن هناك حالات سرقة لهذه السيارة المجهزة بعلامات مكافحة السرقة. بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع مالكو السيارات المميزة بخصومات تصل إلى 15٪ على سياسة CASCO على مخاطر السرقة. من المتوقع أن تكتمل عملية تجهيز مجموعة ماركات Toyota و Lexus في روسيا بعلامة T-Mark / L-Mark خلال عام 2020.

سيتم اختبار المحرك الكهربائي الروسي على الموصلات الفائقة أثناء الطيران

سميت المتخصصون من TsIAM باسم بدأ PI Baranov الاستعدادات لاختبار أول محطة طاقة هجينة في روسيا بمحرك كهربائي. ذكرت وكالة ريا نوفوستي عن ذلك في اليوم السابق ، مشيرة إلى الخدمة الصحفية لمركز الاختبارات العلمية.

في منتصف هذا الشهر ، زار ممثلو المعهد FSUE SibNIA im. SA Chaplygin ، حيث فحصوا مختبر الطيران في قاعدة Yak-40 ، حيث من المخطط اختبار وحدة واعدة في المستقبل. من المتوقع إجراء اختبارات الطيران في غضون عامين. من المخطط تركيب أحدث محرك كهربائي عالي الحرارة على موصلات فائقة ونظام تبريد في مقدمة الطائرة ، تم إنشاؤه بواسطة ZAO Superox بأمر من FPI. تذكر أن هذه الوحدة عبارة عن تطوير محلي فريد من نوعه ، وهو قادر على توفير ميزة ملموسة في كثافة الطاقة وكفاءة مكونات التركيب الهجين ، مقارنة بالمعدات الكهربائية التقليدية.

وبدلاً من أحد المحركات الثلاثة في "ذيل" المختبر الطائر ، سيتم تركيب وحدة توربينية غازية بعمود توربيني مع مولد كهربائي ، تم تطويرها بواسطة USATU. سيتم وضع وحدات وبطاريات نظام التحكم في كابينة Yak-40. سيكون مهندسو الاختبار موجودين أيضًا أثناء الرحلة. الهدف الرئيسي للاختبارات القادمة هو إنشاء متظاهر لمحطة توليد الطاقة الهجينة ، والتي يمكن تثبيتها في المستقبل على الطائرات الروسية الواعدة بين المناطق.

موصى به: