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TOP-9 des technologies d'économie d'énergie révolutionnaires du futur
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Vidéo: TOP-9 des technologies d'économie d'énergie révolutionnaires du futur

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Une nouvelle cellule solaire bat un record d'efficacité

L'empilement de cellules solaires en pérovskite sur des cellules solaires en silicium est un moyen d'augmenter la quantité de lumière solaire utilisée.

L'utilisation de cellules photovoltaïques solaires comme source d'énergie renouvelable est en augmentation à mesure que la technologie devient plus efficace et moins chère.

L'empilement de cellules solaires en pérovskite sur des cellules en silicium est un moyen d'augmenter la quantité de lumière solaire utilisée, et maintenant des chercheurs de l'Université nationale australienne ont battu un record d'efficacité pour ces cellules solaires en tandem.

Les chercheurs affirment que leurs nouvelles cellules solaires à base de pérovskite et de silicium ont atteint une efficacité de 27,7% dans la conversion de la lumière du soleil en énergie. C'est plus du double de ce que la technologie aurait pu produire il y a à peine cinq ans (13,7 %), et c'est une avancée décente par rapport aux rapports d'il y a deux ans - 25,2 %.

Fait intéressant, la technologie surpasse déjà la plupart des panneaux solaires disponibles dans le commerce, qui oscillent autour de la barre des 20% d'efficacité. Ils sont basés uniquement sur le silicium et devraient atteindre leur limite maximale dans les prochaines années.

Le silicium et la pérovskite sont tous deux bons pour convertir la lumière du soleil en énergie, mais ensemble, ils fonctionnent encore mieux. En effet, les deux matériaux absorbent la lumière de longueurs d'onde différentes - le silicium capte principalement la lumière rouge et infrarouge, tandis que la pérovskite se spécialise dans le vert et le bleu.

Pour en tirer le meilleur parti, les chercheurs empilent des cellules de pérovskite translucides sur celles de silicium. La pérovskite capte ce dont elle a besoin, tandis que les autres longueurs d'onde sont filtrées en silicium.

Les scientifiques s'efforcent désormais d'améliorer encore plus l'efficacité, la commercialisation de la technologie approchant rapidement. L'efficacité doit être d'environ 30% avant qu'elle ne soit viable pour la production de masse, selon les chercheurs, et cela devrait se produire d'ici 2023.

Le nouveau système d'imagerie 3D peut capturer des photons uniques

La nouvelle technologie est la première véritable démonstration de la réduction du bruit à photon unique

Des chercheurs du Stevens Institute of Technology ont créé un système d'imagerie 3D qui utilise les propriétés quantiques de la lumière pour créer des images 40 000 fois plus nettes que la technologie actuelle. La découverte ouvre la voie à une utilisation efficace du système LIDAR dans les voitures autonomes et les systèmes de cartographie par satellite, les communications dans l'espace, etc.

Le travail aborde un problème de longue date avec le LIDAR, qui tire des lasers sur des cibles éloignées et détecte ensuite la lumière réfléchie. Alors que les détecteurs de lumière utilisés dans ces systèmes sont suffisamment sensibles pour créer des images détaillées de quelques photons - de minuscules particules de lumière, il est difficile de distinguer les fragments réfléchis de la lumière laser de la lumière de fond plus brillante telle que la lumière du soleil.

« Plus nos capteurs deviennent sensibles, plus ils deviennent sensibles au bruit de fond », disent les scientifiques. "C'est le problème que nous essayons actuellement de résoudre." La nouvelle technologie est la première véritable démonstration de suppression du bruit à photon unique à l'aide d'une technique appelée Quantum Parametric Sorting Mode ou QPMS, qui a été proposée pour la première fois en 2017.

Contrairement à la plupart des outils de filtrage du bruit qui reposent sur un post-traitement logiciel pour nettoyer les images bruyantes, QPMS valide les signatures lumineuses quantiques à l'aide d'optiques non linéaires exotiques pour créer des images exponentiellement plus propres au niveau du capteur.

Trouver un photon spécifique porteur d'informations au milieu d'un bruit de fond, c'est comme essayer d'arracher un flocon de neige à un blizzard - mais c'est exactement ce que les chercheurs ont réussi à faire. Ils décrivent une méthode d'impression de certaines propriétés quantiques dans une impulsion de lumière laser sortante, puis de filtrage de la lumière entrante afin que le capteur ne détecte que les photons ayant des propriétés quantiques correspondantes.

Le résultat: un système d'imagerie incroyablement sensible aux photons revenant de sa cible, mais qui ignore pratiquement tous les photons parasites indésirables. Cette approche produit des images 3D nettes, même lorsque chaque photon portant le signal est noyé par de nombreux photons plus bruyants.

« En effaçant la détection initiale des photons, nous repoussons les limites de l'imagerie 3D précise dans des environnements « bruyants » », a déclaré Patrick Rain, auteur principal de l'étude. "Nous avons montré que nous pouvons réduire la quantité de bruit d'environ 40 000 fois ce que la technologie d'imagerie la plus avancée peut fournir."

Concrètement, la réduction du bruit QPMS peut permettre d'utiliser le LIDAR pour créer des images 3D précises et détaillées à des distances allant jusqu'à 30 kilomètres. Le QPMS peut également être utilisé pour les communications dans l'espace lointain, où l'éblouissement du soleil étouffe généralement les impulsions laser distantes. Peut-être le plus excitant, cette technologie peut également donner aux chercheurs une vision plus claire des parties les plus sensibles du corps humain.

En fournissant une imagerie monophotonique quasi silencieuse, le système aidera les chercheurs à créer des images claires et très détaillées de la rétine humaine à l'aide de faisceaux laser presque invisibles et faibles qui n'endommageront pas les tissus sensibles de l'œil.

Le nanosatellite "Swan" sera envoyé dans l'espace sur une voile solaire

Le nanosatellite russe "Lebed" pourrait devenir le premier vaisseau spatial à quitter l'orbite terrestre à l'aide d'une voile solaire. Un modèle de vol du satellite peut être présenté dans trois ans, après quoi un vol d'essai suivra.

La technique est prévue pour être utilisée pour des missions de recherche, qui deviendront moins chères en raison de l'abandon de l'utilisation de moteurs de propulsion lourds - cela réduira le poids total de la sonde domestique. La principale différence entre les conceptions Lebed et étrangères est la conception unique du rotor de la voile bipale, qui permet de décupler sa surface. En tant que maître de conférences de l'Université technique d'État de Moscou nommé. Bauman Alexander Popov, une voile rotative bipale, brevetée par l'université, sera installée sur le Swan, qui ne nécessite pas de cadre pour se déployer. "Grâce à cela, nous prévoyons de décupler sa surface avec le même poids de la structure", a noté le scientifique.

Selon Popov, le nouvel appareil sera livré par un lanceur sur une orbite à une altitude de 1 000 km. Après cela, il commencera une rotation contrôlée, initiée par des moteurs électrothermiques de dérivation - des résistojets (ils recevront l'énergie nécessaire des panneaux solaires). Dans le même temps, en raison de la force centrifuge, deux voiles avec un revêtement réfléchissant unilatéral seront lancées à partir de cylindres spéciaux des deux côtés du satellite. Leur longueur totale sera d'environ 320 m.

Des scientifiques ont breveté le système d'alimentation électrique de la Terre depuis l'espace

L'Institut d'ingénierie radio de Moscou de l'Académie des sciences de Russie a reçu un brevet pour un système de transmission d'énergie d'une centrale solaire en orbite vers la Terre, selon les données du site Web du Service fédéral de la propriété intellectuelle.

Selon le document, les scientifiques proposent de déployer une centrale solaire spatiale à une altitude de 300 à 1000 kilomètres et, en survolant un point de réception au sol, de transmettre l'énergie accumulée dans les batteries de la centrale à l'aide de micro-ondes.

Dans le même temps, un brevet américain similaire de 1971 est indiqué dans le brevet russe, dans lequel l'idée de créer une centrale solaire spatiale a été avancée pour la première fois. Ensuite, il a été proposé de placer la centrale sur une orbite géostationnaire à une altitude de 36 000 kilomètres, ce qui lui permettrait d'être tout le temps pratiquement au-dessus de la même section de la surface de la Terre et d'assurer ainsi un transfert constant d'énergie vers la Terre.. Cependant, dans ce cas, la station réceptrice doit être située à l'équateur. La proposition russe permet de transférer de l'énergie vers d'autres régions de la Terre.

En 2018, le premier directeur général adjoint de la holding Shvabe, Sergei Popov, dans une interview à RIA Novosti, a déclaré que des scientifiques russes développaient un laser orbital avec un miroir répétiteur, qui sera capable de transmettre l'énergie solaire à ces parties du Terre où il est impossible ou extrêmement difficile de construire des centrales électriques, y compris nombre jusqu'à l'Arctique.

Le système de reconnaissance permettra aux drones de voler 10 fois plus vite et de ne pas s'écraser

Des ingénieurs de l'Université de Zurich (Suisse) ont présenté un système d'évitement de collision fondamentalement nouveau pour les drones - rien de plus rapide et de plus précis au monde pour le moment. Ils sont partis du fait que des taux de réaction de 20 à 40 millisecondes, comme dans de nombreux systèmes commerciaux sans pilote, ne suffisent pas pour organiser le mouvement en toute sécurité des drones volants à grande vitesse. Pour démontrer les capacités de leur idée originale, les Suisses ont utilisé le jeu du videur, apprenant aux drones à esquiver magistralement les balles qui volaient vers eux.

Le problème du temps de réaction des drones face aux obstacles a deux racines. Premièrement, la grande vitesse de déplacement des véhicules volants par rapport aux véhicules terrestres. Deuxièmement, une faible puissance de calcul, à cause de laquelle les systèmes embarqués n'ont pas le temps d'analyser la situation et de reconnaître les interférences. En guise de solution, les ingénieurs ont remplacé les capteurs par des "caméras événementielles", augmentant la vitesse de réaction à 3,5 millisecondes.

La caméra événementielle ne réagit qu'aux changements de luminosité des pixels individuels du cadre et en ignore les autres. Elle doit donc traiter très peu d'informations afin de détecter un objet en mouvement sur un arrière-plan statique ou sédentaire. D'où la vitesse de réaction élevée, mais au cours d'expériences pratiques, il s'est avéré que ni les drones existants ni les caméras elles-mêmes ne conviennent à cet effet. Le mérite des ingénieurs suisses est qu'ils ont refait à la fois les caméras et la plate-forme des quadricoptères, en plus ils ont développé les algorithmes nécessaires, créant en fait un nouveau système.

Lorsqu'il joue au videur, un drone doté d'un tel système parvient dans 90 % des cas à échapper à une balle qui lui est lancée à une vitesse de 10 m/s, à une distance de seulement 3 m. Et ce, en présence de seulement une seule caméra, si la taille de l'interférence est connue à l'avance - a la présence de deux caméras lui permet de calculer avec précision tous les paramètres de l'interférence et de prendre la bonne décision. Maintenant, les ingénieurs travaillent à tester le système en mouvement, lors de vols sur des routes difficiles. Selon leurs calculs, les drones pourront ainsi voler dix fois plus vite qu'aujourd'hui, sans risque de collision.

Des scientifiques de Singapour ont appris à fabriquer un excellent aérogel à partir de vieux pneus

Les scientifiques de l'Université nationale de Singapour étaient extrêmement frustrés par le fait que seulement 40 % des pneus usagés vont au recyclage, alors ils se sont mis à trouver une solution alternative à ce problème. Il n'y avait pas de plan clair, seulement une idée - isoler le caoutchouc du matériau du pneu et lui donner une nouvelle forme. Par exemple, transformez-le en une base d'aérogel poreux - une structure cellulaire dans laquelle les cellules sont remplies de gaz.

Au cours des expériences, les scientifiques ont trempé de minces fragments de pneus dans un mélange de solvants « écologiques » et d'eau pour nettoyer le caoutchouc des impuretés. Ensuite, la solution a été digérée jusqu'à formation d'une masse uniforme, refroidie à -50 °C et lyophilisée dans une chambre à vide pendant 12 heures. La sortie était un aérogel dense et léger.

Contrairement à d'autres types d'aérogels, la version à base de caoutchouc s'est avérée plusieurs fois plus résistante. Et après avoir appliqué le revêtement de méthoxytriméthylsilane, il est également devenu résistant à l'eau, ce qui a immédiatement déterminé son domaine d'application prometteur - en tant que sorbant pour la liquidation des déversements de pétrole. Les poubelles d'hier permettront de se débarrasser d'un autre type de déchets et de pollution.

Mais surtout, les scientifiques singapouriens sont satisfaits du côté économique de l'invention. Création d'une feuille d'aérogel en caoutchouc d'une superficie de 1 m². et 1 cm d'épaisseur prend 12-13 heures et coûte 7 $. Le processus peut être facilement étendu et transformé en une entreprise commercialement attrayante. Surtout, étant donné les énormes réserves et le bon marché de la matière première.

Un taxi aérien sans pilote est en cours de développement dans la Fédération de Russie

Un taxi aérien sans pilote est en cours de création en Russie, qui pourra transporter des passagers sur une distance de 500 km à une vitesse de croisière de 500 km/h. Le premier modèle expérimental devrait être créé d'ici 2025, il sera utilisé pour le décollage et l'atterrissage verticaux.

On s'attend à ce qu'un modèle de vol supplémentaire soit produit, dont la capacité de charge sera de 500 kg (quatre passagers), écrit le journal Izvestia.

Un tel taxi aérien est principalement conçu pour être utilisé dans les villes de plus d'un million d'habitants et dans les plus grandes régions du pays. L'utilisation du véhicule deviendra pertinente en raison du manque de pistes en Russie, ont expliqué les développeurs de la National Technology Initiative (NTI).

« La grande vitesse du véhicule sera assurée par une unité de turbine à gaz installée à bord et reliée à un générateur électrique. Il alimente six moteurs stationnaires grâce à une batterie de supercondensateurs », a déclaré Pavel Bulat, codirecteur adjoint du groupe de travail Aeronet chez NTI. Selon lui, les moteurs feront tourner des ventilateurs de levage et d'entretien, qui seront complètement rétractés dans le fuselage, qui fait office d'aile. Le contrôle est prévu pour être effectué par des gouvernails à réaction et en changeant le vecteur de poussée. L'électronique de puissance de la voiture sera en carbure de silicium au lieu du silicium traditionnel.

Le matériau du corps sera également innovant. Les concepteurs vont utiliser les derniers alliages d'aluminium et de scandium. Il a été développé à l'Institut panrusse des matériaux d'aviation. Cela créera un fuselage soudé tout en métal léger.

Toyota et Lexus développent une technologie pour éliminer le carjacking

Le vol de voiture est l'un des plus gros problèmes auxquels sont confrontés les propriétaires de voitures. Même les systèmes d'alarme ne remplissent pas toujours leur tâche, mais les fabricants disposent déjà d'une solution plus avancée. A partir de 2020, toute la gamme des marques Toyota et Lexus en Russie sera protégée par l'identifiant antivol unique T-Mark/L-Mark.

L'identifiant est un marquage d'une voiture avec des micropoints à partir d'un film d'un diamètre de 1 mm, sur lequel un code PIN unique est appliqué, associé au numéro VIN d'une voiture particulière. Au total, jusqu'à 10 000 de ces points sont appliqués à divers éléments et assemblages de carrosserie. Vous pouvez vérifier leur conformité avec le véhicule « attaché » sur les sites toyota.ru et lexus.ru.

L'utilisation du marquage permet aux organismes chargés de l'application de la loi et aux acheteurs de voitures d'occasion de vérifier les données de « passeport » de la voiture avec la date réelle de sa fabrication, son équipement, sa marque et son numéro de moteur et d'autres caractéristiques. Le constructeur positionne les identifiants comme une solution qui réduit considérablement l'intérêt des pirates de l'air pour les voitures Toyota et Lexus et permet d'exclure la possibilité de revente des véhicules par ces derniers sur le marché secondaire.

La première voiture à recevoir le L-Mark sur le marché intérieur était la Lexus ES - selon le constructeur, à ce jour, il n'y a eu aucun cas de vol de cette berline équipée de marquages antivol. De plus, les propriétaires de voitures marquées bénéficient de remises allant jusqu'à 15 % sur la police CASCO sur le risque de vol. Il est prévu que le processus d'équipement de la gamme des marques Toyota et Lexus en Russie avec le T-Mark / L-Mark soit achevé en 2020.

Un moteur électrique russe sur supraconducteurs sera testé en vol

Spécialistes de TsIAM nommés d'après PI Baranov a commencé les préparatifs pour tester la première centrale électrique hybride en Russie avec un moteur électrique. RIA Novosti en a parlé la veille, se référant au service de presse du centre d'essais scientifiques.

Au milieu de ce mois, des représentants de l'institut ont visité la FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , où ils ont examiné le laboratoire volant de la base Yak-40, où il est prévu de tester une unité prometteuse à l'avenir. Les essais en vol devraient avoir lieu dans 2 ans. Il est prévu d'installer le dernier moteur électrique haute température sur des supraconducteurs et un système de refroidissement dans le nez de l'avion, créé par ZAO Superox sur ordre du FPI. Rappelons que cette unité est un développement domestique unique, qui est capable de fournir un avantage tangible en densité de puissance et en efficacité des composants d'une installation hybride, par rapport aux équipements électriques traditionnels.

À son tour, à la place de l'un des trois moteurs de la "queue" du laboratoire volant, une unité de turbine à gaz à turbomoteur avec un générateur électrique, développée par l'USATU, sera installée. Les unités du système de contrôle et les batteries seront placées dans la cabine du Yak-40. Des ingénieurs d'essais seront également présents pendant le vol. L'objectif principal des prochains tests est de créer un démonstrateur de centrale hybride, qui pourra à l'avenir être installé sur des avions russes interrégionaux prometteurs.

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