Kulcstechnológia a klíma- és környezetvédelemben
A fotonikára épülő technológiák a dekarbonizációs folyamatot is segítik
2023. május 26., péntek, 06:00
Címkék: laser LASER World of PHOTONICS lézer lézertechnológia Messe München München promo
A fotonikai folyamatok már bemutatták a klíma- és környezetvédelem terén rejlő potenciáljukat. Legyen szó fotovoltaikus vagy LED-világításról, egyetlen forrásból származó újrahasznosításról vagy kamerás ellenőrzésről a teljesen automatizált és hibamentes gyártás érdekében: ahol a fényt eszközként használják, ott növekszik a hatékonyság és csökken a környezeti lábnyom. Ez messze nem meríti ki a fotonikában rejlő teljes potenciált. A lézer segíti a magfúziót, az akkumulátor- és üzemanyagcella-gyártást, a precíziós gazdálkodást a mezőgazdaságban, valamint más megoldásokat a posztfosszilis jövő számára. A fenntartható, csúcstechnológiás megoldások vezető szállítói 2023. június 27–30. között találkoznak a müncheni LASER World of PHOTONICS rendezvényen.
„Áttörés a magfúzióban!” A Lawrence Livermore National Laboratory közleménye futótűzként terjedt el az egész világon 2022 decemberében. Egy kutatócsoport ugyanis akkor hozott létre energiatöbbletet egy hidrogénizotóp-pár összeolvasztásával. A technológiai mérföldkő elérésében a világ legnagyobb és legerősebb lézerrendszerének UV-fénye bizonyult a legfontosabb eszköznek, amelyet több ezer speciális optikából szereltek össze. Ha a fúziós folyamat kikerül a csúcskategóriás laboratóriumból és automatizált fúziós reaktorokban is megindul, akkor az emberiség szinte korlátlan mennyiségű kibocsátásmentes energiához juthat.
A fotonika az alaptechnológiák széles választékát támogatja
A fotonika kétségtelenül kulcsszerepet játszik a posztfosszilis korszak felé vezető úton. Ha a vállalatok, hatóságok és magánháztartások klímavédelmi intézkedéseket tesznek, a LED-világítás és a fotovoltaikus rendszerek tartoznak az első lépések közé. Hasonlóképpen fotonikus mérési és gyártási eljárásokra van szükség az egyre nagyobb és erősebb szélerőművek építéséhez és működtetéséhez is. A felderítő műholdakra és a földre telepített LiDAR (Light Detection and Ranging) érzékelők a szélpotenciálokat mutatják, és pontosabbá teszik a szél előrejelzését. Ami pedig a zöldenergia tárolását illeti, a lézerek és az optikai mérési módszerek itt is a kulcsfontosságú technológiák közé tartoznak. Legyen szó az elektromos járművek akkumulátorainak gyártásáról, vagy fixen telepített tárolókról, vagy üzemanyagcellák és a zöldenergiát hidrogénné átalakító elektrolizátorok bipoláris lemezeinek megmunkálásáról.
A könnyű szerszámra azért van szükség, mert érintésmentesen, rugalmasan és rendkívül gyorsan tud hegeszteni, fúrni, vágni, strukturálni és anyagot eltávolítani. Ha hőérzékeny anyagokról van szó, az ultrarövid impulzusú lézerek „hideg” folyamatokat biztosítanak. Az optikai méréstechnika a fény előnyeit is felhasználja a nanométernél is kisebb pontosság eléréséhez. Ez hatékonysági forradalmat indít el a félvezetőiparban és a kutatóközpontokban, ahol egyre inkább sikerül elválasztani az energiafogyasztást az exponenciálisan növekvő számítási teljesítménytől és adatmennyiségtől. Az egy számjegyű nanométeres csíkszélességgel és PIC-ekkel (fotonikus integrált áramkörök) rendelkező legújabb processzorok csak a lézertechnológiának és az optikai mérési módszereknek köszönhetően állíthatók elő. Segítik a hatékonyság fejlődését, mivel az optikai adatátvitel és jelfeldolgozás minimalizálja a hőveszteséget és a hűtési igényeket.
Hibamentes gyártás és erőforrás-takarékos mezőgazdaság
A SPECTARIS német ipari szövetség és a Messe München közös tanulmányában a fotonika fenntarthatósági potenciálját vizsgálta. Önmagában azokon a területeken, amelyek a legjobb esetben is csak sejtetni képesek a fotonika klíma- és környezetvédelmi potenciálját, a CO2-megtakarítási potenciál 2030-ra körülbelül hárommilliárd tonnát tesz ki. A spektrum az erdőtüzek korai észlelésétől a hulladék-újrahasznosításba kerülő fémek és műanyagok lézeres spektroszkópiai azonosításán át az 5G mobilkommunikációs hálózatok optikai kommunikációjáig és az energiahatékony kijelzőkig terjed. A fotonikai megoldások sokfélesége legalább akkora, mint a súlyuk. A kamerás gyártási folyamatokat felügyelő ellenőrző rendszerek minimalizálják a selejt mennyiségét, ami energiát és erőforrásokat takarít meg. Az érzékelők pedig lehetővé teszik a gazdálkodók számára, hogy pontosan meghatározzák, hol nem keltek ki a vetőmagok, hol gyengélkedik a vetés vagy növekszik a gyom, és pontosan dokumentálják a vetésterület hozamát a betakarításkor. Ez segít a drága műtrágyák pontos adagolásában és a gyomok célzott kiirtásában. A jövőben a lézerrel felszerelt robotok ez utóbbit úgy végzik el, hogy fényimpulzusokkal irtják a gyomokat. A hannoveri lézerkutatók azon dolgoznak, hogy ezt az elképzelést valóra váltsák, és lehetővé tegyék a gazdálkodók számára a növényvédő szerek elhagyását.
Iparági éllovasok a LASER World of PHOTONICS kiállításon
A lézeres gyártástól a mérési technológiáig, az érzékelőktől a hatékony kijelző- és világítástechnikáig – vezető iparági szereplők találkoznak majd 2023. június 27–30. között Münchenben, a lézertechnológia és fotonika legnagyobb szakkiállításán. A másodszorra megrendezett World of QUANTUM kvantumtechnológiai platform a World of Photonics Congress-szel együtt jelentkezik majd (2023. június 25–30.). A mintegy 3 000 előadást tartalmazó öt alkonferencián a világ minden tájáról érkezett több ezer tudós vitatja meg a fotonika jövőjéről szóló legújabb kutatási eredményeket és alkalmazásorientált fejlesztéseket. Ez még nem minden: az intelligens automatizálás és robotika vezető szakkiállításának számító automatica is idén először szerepel majd egy időben a LASER World of PHOTONICS kiállítással. A szinergiák ugyanis nyilvánvalóak: a fény – mint eszköz – pontossága és zöldpotenciálja a lehető legjobban hasznosítható az automatizált folyamatokban.
