Разработка пермских ученых повысит эффективность оптоволоконной передачи энергии
Неотъемлемое условие бесперебойной работы телекоммуникационных систем — наличие электропитания в любой точке. Но иногда оборудование размещается в таком месте, куда проводить электрический кабель сложно, дорого и даже опасно: это касается высоковольтных датчиков, антенн сотовой связи, оборудования на взрыво- и пожароопасном производстве. В таких случаях используют оптоволокно: оно передает свет, который затем трансформируется в электричество с помощью специального устройства — фотоэлектрического преобразователя. Проблема в том, что в процессе он сильно нагревается, из-за чего хуже работает и быстрее ломается. Ученые Пермского Политеха разработали такую конструкцию, которая обладает эффективной системой теплоотвода и не нуждается в дополнительном внешнем охлаждении. Это позволит снизить рабочую температуру кристалла на 30-40 градусов и повысить эффективность его работы на 10 процентов.
На полезную модель выдан патент. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Оптоволоконные кабели способны передавать мощность в виде светового излучения, которое генерируется лазерным источником. На стороне питаемого устройства находится особая конструкция – фотоэлектрический преобразователь, который превращает световую энергию в электрическую. За этот процесс отвечает кристалл из полупроводниковых материалов (например, кремния) – ключевой элемент, «сердце» устройства, где и происходит фотоэлектрический эффект. Эта технология передачи энергии по оптоволокну, называемая Power-over-Fiber (PoF), также снижает риск возгорания проводки, защищает линию питания от помех, уменьшает ее габариты и вес.
Проблема в том, что в процессе преобразования энергии выделяется много тепла, и кристалл начинает перегреваться, что снижает его эффективность и ускоряет разрушение материалов. Существующие приборы стабилизации его температуры слишком громоздки и сложны в эксплуатации, либо имеют высокую стоимость.
Ученые Пермского Политеха разработали такую конструкцию устройства, которая обладает эффективной системой теплоотвода, не тратит на это энергию и не нуждается в дополнительном внешнем охлаждении.
– Разработка представляет собой модуль (деталь) фотоэлектрического преобразователя. Кристалл для переработки света в электроэнергию расположен на теплоотводящей площадке внутри полой конструкции, которая состоит из четырех согнутых и спаянных вместе теплопроводящих трубок. Их нижние части загнуты, а к верхним прикреплены радиаторы, которые отдают тепло в воздух. Вся эта конструкция усилена четырьмя штифтами (крепежами) и закрывается крышкой. Таким образом, для отвода тепла не нужны дополнительные вентиляторы или другое активное охлаждение, – рассказывает Алексей Гаркушин, научный сотрудник кафедры общей физики ПНИПУ.
– Модуль работает следующим образом. Свет от оптоволокна через разъем поступает внутрь устройства. Там он многократно отражается от поверхностей медных трубок и попадает на кристалл, который преобразует его в электроэнергию. Как следствие, выделяется тепло; чтобы кристалл не перегрелся, оно быстро передается сначала на теплоотводящую площадку, потом на трубки, и далее – на радиатор, который рассеивает его в воздух. Такая конструкция позволяет снизить рабочую температуру кристалла на 30-40°С, что в свою очередь повышает эффективность преобразования энергии не менее чем на 10%, – поясняет Виктор Криштоп, профессор кафедры «Общая физика», доктор физико-математических наук.
Конструкция фотоэлектрического преобразователя, разработанная учеными Пермского Политеха, эффективно отводит тепло и решает проблему перегрева кристалла, что повышает его эффективность и надежность. Это не только улучшает эксплуатационные характеристики оборудования, но и снижает риски, связанные с его использованием в опасных зонах.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Астрономы показали, что внутри космических пустот (войдов) все же формируются связанные группы галактик. Причем их свойства могут радикально отличаться от аналогичных систем в более «густонаселенных» регионах. Такие группы позволяют проверить, как окружающая среда влияет на рост космических структур и распределение темной материи там, где вещества очень мало.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно