Энергетика – Будущее возобновляемых источников энергии

Физики совершили научный прорыв, впервые визуализировав силы, действующие внутри протона, одной из фундаментальных частиц, составляющих материю. Используя решеточную квантовую хромодинамику, исследователи создали уникальную карту силового поля, показывающую, как кварки взаимодействуют под воздействием экстремальных энергий. Эти результаты не только углубляют наше понимание строения материи, но и могут повлиять на развитие технологий будущего, от медицины до энергетики.

С 28 декабря вступили в силу долгожданные правила Европейского Союза, направленные на стандартизацию зарядных устройств для всей электроники, продаваемой в 27 странах-членах. Теперь новые смартфоны, планшеты, камеры, наушники и даже клавиатуры должны быть оснащены универсальным портом USB-C. Этот стандарт обещает упростить жизнь европейских потребителей, сократить расходы и уменьшить объем электронных отходов.

Глубинные процессы внутри Земли продолжают удивлять ученых, открывая все новые тайны. Недавнее исследование показало, что внутреннее ядро не только изменяет скорость своего вращения, но и претерпевает деформации, что подтверждается анализом распространения сейсмических волн. Эти открытия позволяют глубже понять механизмы работы земных недр и их влияние на глобальные процессы, такие как магнитное поле планеты и продолжительность суток.

Эффективное управление запасами — это ключ к успешной реализации строительных проектов. Однако в большинстве случаев стройплощадки сталкиваются с проблемами, связанными с нехваткой материалов, потерей оборудования или отсутствием централизованного подхода. Почему так происходит? Ответ кроется в устаревших методах работы, где хаос и импровизация заменяют четко налаженные процессы. Чтобы избежать подобных ошибок и выйти на новый уровень, строительные компании могут перенять проверенные стратегии управления запасами из мира телекоммуникаций.

Прорыв в квантовых технологиях достигнут благодаря созданию интегрированной квантовой памяти на основе спин-волн. Это устройство открывает новые горизонты для масштабируемых квантовых сетей, решая давние проблемы потери передачи фотонов и шумовых ограничений. Квантовая память играет важнейшую роль в создании крупных квантовых сетей, обеспечивая преобразование локальных запутанностей в долгосрочные. Этот процесс позволяет преодолевать потери фотонов, возникающие при их передаче. Среди перспективных кандидатов для создания квантовой памяти выделяются кристаллы, легированные редкоземельными элементами, которые успешно используются в интегрированных твердотельных устройствах.

Развитие города: Анна Иванова, заместитель директора Института Генплана Москвы, поделилась своим мнением о том, какие городские территории могут быть востребованы для редевелопмента бизнесом. Ее слова затронули не только Москву, но и другие города России. Взгляд на застройку города надо менять, искать новые ресурсы, такие как бывшие производственные и депрессивные зоны, физически и морально устаревшие комплексы и объекты. При этом важно проанализировать пространство и определить, какие территории могут быть переосмыслены и восстановлены.

Ученые сделали значительный шаг вперед в области спинтроники, обнаружив новое квантовое явление, позволяющее точно управлять спином и намагниченностью электронов. Это открытие может привести к созданию более быстрых, энергоэффективных устройств, способных имитировать функции человеческого мозга. Спинтронные технологии, в отличие от традиционной электроники, используют не только заряд, но и спин электрона, что открывает новые горизонты для обработки и хранения информации.

Квантовая физика продолжает делать огромные шаги в развитии технологий, и новое исследование, проведённое учёными Кембриджского университета, стало важным прорывом на пути к созданию масштабируемых квантовых сетей. Физики сумели запутать 13 000 ядерных спинов в «тёмное состояние», создав стабильный и точный квантовый регистр. Эта технология может радикально изменить сферу квантовой связи, хранилищ данных и распределённых вычислений.

Китайский экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST), широко известный как «искусственное солнце», достиг нового мирового рекорда, удерживая плазму с высокой степенью стабильности в течение 1066 секунд. Этот прорыв в области термоядерной энергетики знаменует собой важный шаг на пути к созданию безопасного и неисчерпаемого источника чистой энергии, имитирующего процессы, происходящие в недрах настоящего Солнца.

Теплоснабжение существующих многоквартирных домов. Внедрение тепловых насосов важно для перехода на возобновляемые источники тепла, однако внедрение технологии в существующих многоквартирных домах затруднено из-за специфических требований к системам отопления помещений и передачи горячей воды для бытовых нужд, а также утилизации тепла окружающей среды.

В недавнем исследовании, проведенном учеными из Университета Тохоку совместно с Агентством по атомной энергии Японии и Центром науки о новых материях RIKEN, было обнаружено необычное поведение поверхностных акустических волн (ПАВ). Эти волны, распространяющиеся по поверхности материалов подобно ряби на воде, играют ключевую роль в современных коммуникационных технологиях, особенно в фильтрах мобильных телефонов. Однако новое открытие может значительно расширить их область применения, в том числе в квантовых системах связи.

Сокращение энергопотребления зданий: исследователи из Гарвардской школы общественного здоровья имени Т.Х. Чана, Бостонского университета и Университета штата Орегон разработали новый подход к количественной оценке экологических и медицинских преимуществ снижения энергопотребления в зданиях. Эта новая методика, изложенная в исследовательской работе, опубликованной 8 сентября в журнале Building and Environment, является частью более крупного проекта под названием "Совместные выгоды от созданной среды" (CoBE). Первоначально проект CoBE был сосредоточен на расчете климатических и медицинских преимуществ экономии энергии в зданиях на национальном уровне. Однако недавно разработанная методика позволяет оценить эти преимущества на уровне региона, муниципалитета или даже отдельного здания. Количественно оценивая последствия повышения энергоэффективности, данное исследование призвано подчеркнуть важность снижения выбросов углекислого газа и загрязнения воздуха, а также экономические преимущества энергосбережения.

Натрий-ионные аккумуляторы всё больше привлекают внимание благодаря своей перспективности в качестве дешёвой и устойчивой альтернативы литий-ионной технологии. Они предлагают значительные преимущества в условиях возрастающего спроса на энергонакопители и растущих опасений по поводу цепочек поставок лития. Однако, чтобы стать конкурентоспособными, натрий-ионные аккумуляторы нуждаются в серьёзных технологических усовершенствованиях и благоприятных рыночных условиях.

Жилищный кризис в Германии: по данным Федерального статистического управления (Destatis), в первом полугодии текущего года в Германии обострился жилищный кризис, поскольку количество разрешений на строительство квартир сократилось на 27,2% по сравнению с предыдущим годом. Снижение количества разрешений затронуло все типы зданий: количество разрешений на строительство односемейных домов сократилось на 35,4%, а двухсемейных - более чем наполовину.

Темная материя остается одной из самых больших загадок современной физики. Ее существование подтверждается наблюдениями за движением галактик, но ученым пока не удается обнаружить частицы, из которых она состоит. Новое исследование, проведенное международной группой ученых с использованием инфракрасной спектроскопии и телескопа Магеллана Клея, дало новые важные данные. Исследователи установили строгие ограничения на возможное время жизни аксионоподобных частиц — одного из ведущих кандидатов на роль частиц темной материи.

Недавние исследования проливают свет на ранее недооцененные механизмы возникновения землетрясений, показывая, что медленное накопление напряжения и сложная геометрия разломов играют ключевую роль в переходе от спокойных движений литосферных плит к мощным сейсмическим разрывам. Новаторские эксперименты и передовое моделирование позволили ученым проанализировать процессы, происходящие до землетрясений, и выявить критические факторы, влияющие на их возникновение. Основное внимание уделяется роли медленной, устойчивой ползучести, которая постепенно накапливает напряжение и в конечном итоге приводит к катастрофическим разломам.

Современные достижения в области солнечной энергетики открывают новые горизонты благодаря разработке перовскитных солнечных элементов с функцией самовосстановления. Этот инновационный подход обещает значительно повысить надежность и эффективность солнечных панелей, что является важным шагом на пути к глобальному переходу к устойчивым энергетическим решениям.

Исследователи из Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) и Британской геологической службы (BGS) вновь обновили Мировую магнитную модель (WMM), отражая продолжающееся движение Северного магнитного полюса. Это обновление, выполняемое каждые пять лет, необходимо для точной навигации кораблей, самолетов и других систем, зависящих от магнитного поля Земли. Новая модель показывает, что Северный магнитный полюс продолжает свое движение от Канады в сторону Сибири, что связано с динамическими процессами внутри планеты.

Нагрев солнечных панелей: для достижения поставленной Австралией цели - 82% возобновляемых источников энергии в энергосистеме к 2030 году - необходимо увеличить объемы солнечной энергетики. Однако по мере того, как экстремальные погодные условия становятся все более распространенными из-за глобального потепления, солнечные панели, которые должны выдерживать любые погодные условия, могут разрушаться быстрее, создавая проблемы для поддержания инфраструктуры возобновляемых источников энергии.

Ограничение энергопотребления: исследователи предупреждают, что для достижения международных целей по борьбе с изменением климата потребителям в более богатых развитых странах придется пойти на ограничение энергопотребления. Основная проблема заключается в том, чтобы найти наиболее справедливый и равноправный подход для правительств к сокращению спроса на энергию, который часто называют сокращением спроса на энергию. Исследовательская группа под руководством профессора Милены Бюхс (Milena Büchs) из Университета Лидса проанализировала различные сценарии в своей работе «Экономия выбросов при справедливом снижении спроса на энергию», опубликованной в журнале Nature Energy. Одним из возможных решений является введение ограничения для 20% самых крупных потребителей энергии, что позволит тем, кто потребляет меньше энергии и имеет низкий уровень доходов, увеличить потребление и повысить качество жизни.