TOP-9 tecnologías innovadoras de ahorro de energía del futuro

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Nuevas noticias de ciencia y tecnología. Publicamos los últimos descubrimientos de científicos, reseñas técnicas, las últimas noticias de Internet y alta tecnología.

La nueva célula solar rompe el récord de eficiencia

Apilar células solares de perovskita encima de células solares de silicio es una forma de aumentar la cantidad de luz solar utilizada.

El uso de células solares fotovoltaicas como fuente de energía renovable va en aumento a medida que la tecnología se vuelve más eficiente y menos costosa.

Apilar células solares de perovskita encima de células de silicio es una forma de aumentar la cantidad de luz solar utilizada, y ahora los investigadores de la Universidad Nacional de Australia han batido un récord de eficiencia para estas células solares en tándem.

Los investigadores dicen que sus nuevas células solares basadas en perovskita y silicio han logrado una eficiencia del 27,7% en la conversión de la luz solar en energía. Esto es más del doble de lo que la tecnología podría haber producido hace solo cinco años (13,7 por ciento), y esto es un avance decente de los informes de hace dos años: 25,2 por ciento.

Curiosamente, la tecnología ya supera a la mayoría de los paneles solares disponibles comercialmente, que rondan la marca de eficiencia del 20 por ciento. Se basan únicamente en silicio y se espera que alcancen su límite máximo en los próximos años.

Tanto el silicio como la perovskita son buenos para convertir la luz solar en energía, pero juntos funcionan aún mejor. Esto se debe a que los dos materiales absorben luz de diferentes longitudes de onda: el silicio recolecta principalmente luz roja e infrarroja, mientras que la perovskita se especializa en verde y azul.

Para aprovechar al máximo esto, los investigadores apilan células de perovskita translúcidas encima de las de silicio. La perovskita recoge lo que necesita, mientras que otras longitudes de onda se filtran a silicio.

Los científicos ahora están trabajando para mejorar aún más la eficiencia, con la tecnología que se comercializa acercándose rápidamente. La eficiencia debe ser de alrededor del 30 por ciento antes de que sea viable para la producción en masa, según los investigadores, y se espera que esto suceda en 2023.

El nuevo sistema de imágenes 3D puede capturar fotones individuales

La nueva tecnología es la primera demostración real de reducción de ruido de fotón único

Los investigadores del Instituto de Tecnología Stevens han creado un sistema de imágenes en 3D que utiliza las propiedades cuánticas de la luz para crear imágenes 40.000 veces más nítidas que la tecnología actual. El descubrimiento allana el camino para el uso efectivo del sistema LIDAR en automóviles autónomos y sistemas de mapeo por satélite, comunicaciones en el espacio, etc.

El trabajo aborda un problema de larga data con LIDAR, que dispara láseres a objetivos distantes y luego detecta la luz reflejada. Si bien los detectores de luz utilizados en estos sistemas son lo suficientemente sensibles como para crear imágenes detalladas de unos pocos fotones, pequeñas partículas de luz, es difícil distinguir los fragmentos reflejados de luz láser de la luz de fondo más brillante, como la luz solar.

“Cuanto más sensibles se vuelven nuestros sensores, más sensibles se vuelven al ruido de fondo”, dicen los científicos. "Este es el problema que estamos tratando de resolver actualmente". La nueva tecnología es la primera demostración real de supresión de ruido de fotón único utilizando una técnica llamada Modo de clasificación paramétrica cuántica o QPMS, que se propuso por primera vez en 2017.

A diferencia de la mayoría de las herramientas de filtrado de ruido que se basan en el posprocesamiento de software para limpiar imágenes ruidosas, QPMS valida las firmas de luz cuántica utilizando ópticas no lineales exóticas para crear imágenes exponencialmente más limpias a nivel del sensor.

Encontrar un fotón específico que transporta información en medio del ruido de fondo es como intentar arrancar un copo de nieve de una tormenta de nieve, pero eso es exactamente lo que los investigadores lograron hacer. Describen un método para imprimir ciertas propiedades cuánticas en un pulso de luz láser saliente y luego filtrar la luz entrante para que el sensor solo detecte fotones con propiedades cuánticas coincidentes.

El resultado: un sistema de imágenes que es increíblemente sensible a los fotones que regresan de su objetivo, pero que ignora prácticamente todos los fotones ruidosos no deseados. Este enfoque produce imágenes nítidas en 3D, incluso cuando cada fotón que transporta la señal es ahogado por muchos más fotones ruidosos.

“Al eliminar la detección inicial de fotones, superamos los límites de la obtención de imágenes 3D precisas en entornos 'ruidosos'”, dijo Patrick Rain, autor principal del estudio. "Hemos demostrado que podemos reducir la cantidad de ruido en unas 40.000 veces lo que puede proporcionar la tecnología de imágenes más avanzada".

En términos prácticos, la reducción de ruido QPMS puede permitir que LIDAR se utilice para crear imágenes tridimensionales precisas y detalladas a distancias de hasta 30 kilómetros. QPMS también se puede utilizar para comunicaciones en el espacio profundo, donde el fuerte resplandor del sol generalmente ahoga los pulsos láser distantes. Quizás lo más emocionante es que esta tecnología también puede brindar a los investigadores una visión más clara de las partes más sensibles del cuerpo humano.

Al proporcionar imágenes de fotón único casi silenciosas, el sistema ayudará a los investigadores a crear imágenes claras y muy detalladas de la retina humana utilizando rayos láser casi invisibles y débiles que no dañarán los tejidos sensibles del ojo.

El nanosatélite "Swan" será enviado al espacio en una vela solar

El nanosatélite ruso "Lebed" puede convertirse en la primera nave espacial en abandonar la órbita de la Tierra utilizando una vela solar. Se puede presentar un modelo de vuelo del satélite en tres años, después de lo cual seguirá un vuelo de prueba.

Está previsto que la técnica se utilice para misiones de investigación, que se volverán más baratas debido al abandono del uso de motores de propulsión pesados, lo que reducirá el peso total de la sonda doméstica. La principal diferencia entre los diseños Lebed y extranjeros es el diseño único del rotor de la vela de dos palas, que permite multiplicar por diez su superficie. Como lo nombró el profesor titular de la Universidad Técnica Estatal de Moscú. Bauman Alexander Popov, una vela giratoria de dos palas, patentada por la universidad, se instalará en el Swan, que no requiere un marco para desplegarse. “Gracias a esto, esperamos aumentar diez veces su área con el mismo peso de la estructura”, apuntó el científico.

Según Popov, el nuevo dispositivo será entregado por un vehículo de lanzamiento en una órbita con una altitud de 1.000 km. Después de eso, comenzará una rotación controlada, iniciada mediante la derivación de motores electrotérmicos: resistojets (recibirán la energía necesaria de los paneles solares). Al mismo tiempo, debido a la fuerza centrífuga, se lanzarán dos velas con un revestimiento reflectante unilateral desde cilindros especiales a ambos lados del satélite. Su longitud total será de unos 320 m.

Los científicos han patentado el sistema de suministro de energía de la Tierra desde el espacio

El Instituto de Ingeniería de Radio de Moscú de la Academia de Ciencias de Rusia recibió una patente para un sistema para transmitir energía desde una planta de energía solar en órbita a la Tierra, según los datos en el sitio web del Servicio Federal de Propiedad Intelectual.

Según el documento, los científicos proponen desplegar una planta de energía solar espacial a una altitud de 300 a 1000 kilómetros y, al sobrevolar un punto de recepción terrestre, transmitir la energía acumulada en las baterías de la central mediante microondas.

Al mismo tiempo, se indica una patente estadounidense similar de 1971 en la patente rusa, en la que se propuso por primera vez la idea de crear una planta de energía solar espacial. Luego se propuso colocar la central eléctrica en una órbita geoestacionaria con una altitud de 36 mil kilómetros, lo que le permitiría estar todo el tiempo prácticamente por encima de la misma sección de la superficie terrestre y así asegurar una transferencia constante de energía a la Tierra.. Sin embargo, en este caso, la estación receptora debe estar ubicada en el ecuador. La propuesta rusa permite transferir energía a otras regiones de la Tierra.

En 2018, el primer subdirector general del holding Shvabe, Sergei Popov, en una entrevista con RIA Novosti, dijo que los científicos rusos están desarrollando un láser orbital con un espejo repetidor, que podrá transmitir energía solar a esas partes del Tierra donde es imposible o extremadamente difícil construir plantas de energía, incluido el número hasta el Ártico.

El sistema de reconocimiento permitirá que los drones vuelen 10 veces más rápido y no se estrellen

Ingenieros de la Universidad de Zúrich (Suiza) han presentado un sistema de prevención de colisiones fundamentalmente nuevo para drones, nada más rápido y preciso en el mundo todavía. Partieron del hecho de que las velocidades de reacción de 20 a 40 milisegundos, como en muchos sistemas comerciales no tripulados, no son suficientes para organizar el movimiento seguro de los drones voladores de alta velocidad. Para demostrar las capacidades de su creación, los suizos utilizaron el juego del gorila y enseñaron a los drones a esquivar magistralmente las bolas que volaban hacia ellos.

El problema del tiempo de reacción de los drones ante los obstáculos tiene dos raíces. Primero, la alta velocidad de movimiento de los vehículos voladores en comparación con los terrestres. En segundo lugar, el poder de cómputo débil, debido a que los sistemas a bordo no tienen tiempo para analizar la situación y reconocer la interferencia. Como solución, los ingenieros reemplazaron los sensores con "cámaras de eventos", aumentando la velocidad de reacción a 3,5 milisegundos.

La cámara de eventos reacciona solo a los cambios en el brillo de los píxeles individuales en el marco e ignora otros, por lo que necesita procesar muy poca información para detectar un objeto en movimiento contra un fondo estático o sedentario. De ahí la alta velocidad de reacción, pero en el curso de experimentos prácticos resultó que ni los drones existentes ni las cámaras en sí son adecuados para este propósito. El mérito de los ingenieros suizos es que rehicieron tanto las cámaras como la plataforma de los cuadricópteros, además de desarrollar los algoritmos necesarios, de hecho, crearon un nuevo sistema.

Al jugar de gorila, un dron con tal sistema en el 90% de los casos logra evadir una pelota que se le lanza a una velocidad de 10 m / s, desde una distancia de solo 3 m. Y esto es en presencia de solo una cámara, si el tamaño de la interferencia se conoce de antemano, la presencia de dos cámaras le permite calcular con precisión todos los parámetros de la interferencia y tomar la decisión correcta. Ahora los ingenieros están trabajando para probar el sistema en movimiento, cuando se vuela por rutas difíciles. Según sus cálculos, como resultado, los UAV podrán volar diez veces más rápido que ahora, sin riesgo de colisión.

Científicos de Singapur han aprendido a fabricar aerogel excelente a partir de neumáticos viejos

Los científicos de la Universidad Nacional de Singapur estaban extremadamente frustrados por el hecho de que solo el 40% de los neumáticos usados se reciclan, por lo que se propusieron encontrar una solución alternativa a este problema. No había un plan claro, solo una idea: aislar la goma del material del neumático y darle una nueva forma. Por ejemplo, conviértalo en una base de aerogel porosa, una estructura celular en la que las células están llenas de gas.

En el curso de los experimentos, los científicos empaparon fragmentos delgados de neumáticos en una mezcla de solventes "ecológicos" y agua para limpiar el caucho de impurezas. Luego, la solución se digirió hasta que se formó una masa uniforme, se enfrió a -50ºC y se liofilizó en una cámara de vacío durante 12 horas. El resultado fue un aerogel denso y ligero.

A diferencia de otros tipos de aerogeles, la versión a base de caucho resultó ser muchas veces más fuerte. Y después de aplicar el recubrimiento de metoxitrimetilsilano, también se volvió resistente al agua, lo que determinó de inmediato su prometedor campo de aplicación: como absorbente para la liquidación de derrames de petróleo. La basura de ayer ayudará a deshacerse de otro tipo de desechos y contaminación.

Pero, sobre todo, los científicos de Singapur están satisfechos con el aspecto económico de la invención. Creación de una hoja de aerogel de goma con un área de 1 m2. y 1 cm de grosor tarda entre 12 y 13 horas y cuesta $ 7. El proceso puede ampliarse fácilmente y convertirse en un negocio comercialmente atractivo. Especialmente, dadas las enormes reservas y el bajo costo del material de origen.

En la Federación de Rusia se está desarrollando un taxi aéreo no tripulado

En Rusia se está creando un taxi aéreo no tripulado, que podrá transportar pasajeros a una distancia de 500 km a una velocidad de crucero de 500 km / h. Se planea crear el primer modelo experimental para 2025, se utilizará para despegue y aterrizaje verticales.

Se espera que se produzca más un modelo de vuelo, cuya capacidad de carga será de 500 kg (cuatro pasajeros), escribe el periódico Izvestia.

Un taxi aéreo de este tipo está diseñado principalmente para su uso en ciudades con una población de más de un millón y en las regiones más grandes del país. El uso del vehículo cobrará relevancia por la falta de pistas de aterrizaje en Rusia, explicaron los desarrolladores de la Iniciativa Tecnológica Nacional (NTI).

“La alta velocidad del vehículo estará asegurada por una unidad de turbina de gas instalada a bordo y conectada a un generador eléctrico. Alimenta seis motores estacionarios a través de una batería de supercondensadores”, dijo Pavel Bulat, codirector adjunto del grupo de trabajo Aeronet en NTI. Según él, los motores rotarán elevadores y ventiladores de sostenimiento, que se retraerán completamente en el fuselaje, que actúa como un ala. Está previsto que el control se lleve a cabo mediante timones a reacción y cambiando el vector de empuje. La electrónica de potencia del automóvil estará hecha de carburo de silicio en lugar del silicio tradicional.

El material del cuerpo también será innovador. Los diseñadores utilizarán la última aleación de aluminio y escandio. Fue desarrollado en el Instituto de Materiales de Aviación de toda Rusia. Esto creará un fuselaje soldado totalmente metálico ligero.

Toyota y Lexus desarrollan tecnología para hacer que el robo de autos no tenga sentido

El robo de automóviles es uno de los mayores problemas a los que se enfrentan los propietarios de automóviles. Incluso los sistemas de alarma no siempre hacen frente a su tarea, pero los fabricantes ya tienen una solución más avanzada. A partir de 2020, toda la gama de marcas de Toyota y Lexus en Rusia estará protegida por el identificador antirrobo único T-Mark / L-Mark.

El identificador es una marca de un automóvil con micropuntos de una película con un diámetro de 1 mm, en la que se aplica un código PIN único, asociado con el número VIN de un automóvil en particular. En total, se aplican hasta 10,000 puntos de este tipo a varios elementos y ensamblajes de la carrocería. Puede verificar su cumplimiento con el vehículo "adjunto" en los sitios toyota.ru y lexus.ru.

El uso de marcas permite a las fuerzas del orden y los compradores de automóviles usados verificar los datos del "pasaporte" del automóvil con la fecha real de fabricación, el equipo, la marca y el número de motor y otras características. El fabricante posiciona los identificadores como una solución que reduce significativamente el interés de los secuestradores en los automóviles Toyota y Lexus y permite excluir la posibilidad de reventa de vehículos por ellos en el mercado secundario.

El primer automóvil en recibir la marca L en el mercado nacional fue el Lexus ES; según el fabricante, hasta la fecha no ha habido casos de robo de este sedán equipado con marcas antirrobo. Además, los propietarios de automóviles marcados tienen descuentos de hasta el 15% en la póliza CASCO sobre el riesgo de robo. Se espera que el proceso de equipar la gama de marcas Toyota y Lexus en Rusia con el T-Mark / L-Mark se complete durante 2020.

Motor eléctrico ruso sobre superconductores se probará en vuelo

Especialistas de TsIAM nombrados después PI Baranov comenzó los preparativos para probar la primera planta de energía híbrida en Rusia con un motor eléctrico. RIA Novosti informó al respecto el día anterior, refiriéndose al servicio de prensa del centro de pruebas científicas.

A mediados de este mes, representantes del instituto visitaron FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , donde examinaron el laboratorio de vuelo en la base Yak-40, donde se planea probar una unidad prometedora en el futuro. Se espera que las pruebas de vuelo se realicen en 2 años. Está previsto instalar el último motor eléctrico de alta temperatura en superconductores y un sistema de refrigeración en la nariz de la aeronave, creado por ZAO Superox por orden de la FPI. Recordemos que esta unidad es un desarrollo doméstico único, que es capaz de brindar una ventaja tangible en densidad de potencia y eficiencia de los componentes de una instalación híbrida, en comparación con los equipos eléctricos tradicionales.

A su vez, en lugar de uno de los tres motores en la "cola" del laboratorio de vuelo, se instalará una unidad de turbina de gas de turboeje con generador eléctrico, desarrollada por la USATU. Las unidades del sistema de control y las baterías se colocarán en la cabina del Yak-40. Los ingenieros de pruebas también estarán allí durante el vuelo. El objetivo principal de las próximas pruebas es crear un demostrador de una planta de energía híbrida, que en el futuro se pueda instalar en prometedores aviones rusos interregionales.