2019 жылға дейін ерекше болып табылатын 3 технология

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Ядролық микробатарея, әлемдегі алғашқы «толқын» электр станциясы және сүңгуір қайық. Енді біз сізге осы үш ерекше оқиға туралы толығырақ айтып береміз.

«Мәңгілік» ядролық батарея NanoTritium

2005 жылы канадалық CityLabs компаниясы көптеген жылдар бойы жұмыс істей алатын батареяны белсенді түрде әзірлеуді бастады. Инженерлер өз зерттеулерінде ХХ ғасырдың жетпісінші жылдарында басталған Ларри Олсеннің дамуын бастады. Дәл сол кезде Олсен радиоизотопты қуат көзінің үлгісін ұсынды.

Ал 2008 жылы, жұмыс басталғаннан кейін үш жыл өткен соң, CityLabs «сатуға» NanoTritium – коммерциялық P100 аккумуляторының алғашқы үлгілерін ұсынды. Оның максималды қуаты шағын - небәрі жетпіс бес нановатт, әртүрлі нұсқалары елуден үш жүз наноамперге дейін шығаруға қабілетті. Қызмет көрсету мерзімі - жиырма жыл (әзірлеушілер айтқандай, плюспен). P100 батареяларының шығару формасы LCC 44 және LCC68 микросұлбалары түрінде болады.

Химиялық батареялардан айырмашылығы, NanoTritium энергияның физикалық көзі болып табылады, яғни оның құрамында белсенді химиялық заттар жоқ. Жұмыс кезінде гелий бөлінсе де, ол өте аз мөлшерде және улы қауіп төндірмейді. Сондай-ақ адамдар үшін қауіпсіз және тритийдің ыдырауынан радиация (ғалымдар сенеді), өйткені ол батареядан бірнеше миллиметр ауада таралады.

Р100 тритий батареясының жұмыс схемасы

Аккумулятордың негізі тритийдің ыдырауы болып табылады (бұл сутегінің ауыр изотопы, өте сирек және қымбат). Тритийдің жартылай шығарылу кезеңі он екі жылдан сәл асады. Ол екі жолмен алынады – литийді литий изотопымен және нейтрондармен сәулелендіру немесе реакторлардан «ауыр» суды өңдеу арқылы.

2018 жылы CityLabs жаңа NanoTritium сериясын, P200, кернеуі 0,8-ден 2,4 вольтке дейін және ток күші 52-ден 156 микроамперге дейінгі қуат көзін ұсынды. Батареялар минус қырық - плюс сексен градус Цельсий температура диапазонында жұмыс істей алады.

Мұндай төмен қуатты батареяларға арналған қолданбалар іс жүзінде әртүрлі: қысым / қоршаған орта температурасы датчиктерінде, смарт сенсорларда, медициналық импланттарда, қайта зарядталатын литий батареяларында, жартылай пассивті және белсенді RFID (радио жиілікті анықтау), кремний сағаттарында, SRAM жадының резервтік көшірмесінде, терең теңізде мұнай ұңғымаларының сенсорлары, төмен қуатты процессорлар (мысалы, ASIC, FPGA, MicroController блоктары және т.б.).

Pelamis Wave Power - толқындарды жейтін «теңіз жыландары»

Жер бетіндегі теңіздер мен мұхиттардың толқындары тудыратын энергия орасан зор. Тіпті екі тераватқа тең екенін есептеген ғалымдар да болды. Нақты цифр маңызды емес, ең бастысы, бұл ресурс жаңартылатын және әлемдегі экологиялық жағдайдың нашарлауына ешқандай әсер етпейді.

Pelamis Wave Power компаниясының шотланд инженерлері осы энергияны пайдалануға тырысып, таңғажайып механизм құрастырды. Оның дамуы сонау 1998 жылы басталды - дәл сол кезде идея пайда болды, бірақ компания оның құрылысына қажетті қаражатты ұзақ уақыт таба алмады. 2002 жылы зерттеу грантын алғаннан кейін, Pelamis Wave Power прототипі салынды. Оның негізінде 2005 жылы португалиялық Enersis компаниясымен әлемдегі бірінші «толқын» электр станциясын салуға келісім-шарт жасалды.

Португал станциясының негізі - әрбір жүз қырық метр ұзындығы және үш жарым метр «қалыңдығы» Pelamis P-750 түрлендіргіштері, олардың салмағы да үлкен - шамамен жеті жүз елу тонна (толық жүктелген). Pelamis P-750 - арнайы топсалармен біріктірілген төрт секциядан тұратын жартылай су асты құрылымы. Толқындарда тербеліп, «қызыл теңіз жыланының» бөліктері осы топсаларда иіледі.

Әрбір түрлендіргіш энергияны түрлендірудің үш модулін пайдаланады. Олар күрделі жабық гидравликалық жүйеден тұрады, мұнда гидравликалық поршеньдер майды айдап, электр генераторларын айналуға мәжбүр етеді. Сондай-ақ түрлендіргіштерді ақылмен орналастыру керек - толқындар көп болған жерде, оларда күштірек тербелсе, Пеламис көбірек электр энергиясын шығарады.

2008 жылдың күзінде Португалияның солтүстік-батыс жағалауында, Повуа-де-Варзима маңында, Агукадура толқын фермасы электр станциясы толқындардан «алынған» алғашқы электр энергиясын өндірді. Pelamis P-750 түрлендіргішінің бір «жыланның» ең жоғары қуаты 750 кВт құрайды. Португалия электр станциясының үш қондырғысы бар. Осылайша, есептеулер бойынша, олар екі ширек мегаватқа дейін жеткізуге қабілетті (айту керек, іске қосылған кезде, әрбір қондырғы орта есеппен жүз елу киловатт немесе барлығы төрт жүз елу киловатт өндірді).

Бұл керемет қондырғының одан әрі тағдыры қайғылы. Екі ай қызмет еткеннен кейін ол ажыратылды және біріктірілген мойынтіректердің ақауларын түзету үшін Pelamis Wave Power қызметіне қайтарылды. Сонымен бірге Babcock & Brown (PWP негізін қалаушы) қаржылық қиындықтарға байланысты үшінші тарап менеджерін жалдауға мәжбүр болды. Pelamis жобасы ресми түрде жабылды.

PS. Дегенмен бұл әңгіменің соңы емес. 2016 жылдың қазан айында қытайлық компания теңіз жыланының ұқсас өнімін шығарғаннан кейін, Pelamis Wave Power компаниясының бұрынғы қызметкерлері өнеркәсіптік тыңшылық туралы болжам жасады: 2011 жылы Қытай делегациясының сапарынан кейін компания ғимаратында бірнеше ноутбук жоғалып кетті.

Ойын-сауық ретінде емес, тағы бір технология:

Су астында «ұшатын» таңғажайып Некер нимфа

Елестетіп көріңізші - толқындарда тегіс тербелетін жеңіл қозғалтқышты ұшаққа ұқсайтын аппарат. Сосын ұшқыш жолаушылардың өз орындарында екеніне көз жеткізіп, оны «сүңгуге» мәжбүрлеп, үдетеді… Ал, одан сайын оны судың жарқыраған бетінен, ұмытылмас су астындағы саяхатқа апарады..

Мұндай құрылғы іс жүзінде бар. Оның аты Necker Nymph, су астындағы көліктердің бірінші түрі. Дизайн ашық кабинаға ие, оң жүзу қабілетіне ие және ең бастысы, ол сүңгу үшін әдеттегі әдісті (балласт) емес, қанаттардың «аэродинамикалық» қасиеттерін пайдаланады.

Бортта үш адам – бір «ұшқыш» және екі «жолаушы» болуы мүмкін. Олар су ағынының қысымын жеңілдететін арнайы «алдын әйнектері» - жарыс автомобильдеріндегі сияқты жәрмеңкелер арқылы келе жатқан судан қорғалған. Ашық кабинадан панорамалық көріністі елестету қиын! Басқаруды пилот джойстиктің көмегімен жүзеге асырады.

Джойстик көлбеуді, айналдыруды және бұруды басқарады, ал дроссель таяқшасы алға және артқа қозғалысты басқарады. Қазіргі жауынгерлерде қолданылатындарға ұқсас ұшу және навигациялық компьютер (FAN-C) жылдамдықты, тереңдікті бақылайды және алдын ала белгіленген шектерде сүңгуді сақтайды. Кеме сонымен қатар үш есе артық өмірді қамтамасыз ету жүйесімен жабдықталған және кез келген ақаулық туындаған жағдайда автоматты түрде бетіне қайтады.

Сүңгуірдің ұзақтығы екі сағатты құрайды (сүңгуірлер цилиндрлерінде сонша ауа), максималды тереңдігі шамамен отыз метр, су астындағы ең төменгі жылдамдық шамамен екі км / сағ (бір түйіннен сәл артық), максимум шамамен он бір км/сағ (алты түйін). Өлшемдері Necker Nymph: 4, 6x3, 0x1, 2 м, салмағы жеті жүз елу кг.

Hawkes Ocean Technologies (HOT) бұл құрылғы түрін 1990 жылдардың аяғында, DeepFlight сүңгуірлері суға бату үшін балласты пайдаланбай, қанаттармен жасалған «теріс көтеруді» пайдаланған кезде жасай бастады. Necker Nymph сонымен қатар DeepFlight Merlin код атауымен әзірленген.

Бұл таңғажайып құрылғының иесі - Virgin Group компаниясының басшысы Ричард Брэнсон және оны құрастырған және жасаған Грэм Хоукс. Құрылғының құны 670 000 долларды құрайды.