Pesquisadores de Massachusetts (EUA) criam chip
que capta e armazena diferentes formas de energia.
O dispositivo pode aposentar as baterias recarregáveis.
Você já pensou em um celular ou mesmo em um computador que não precise das tradicionais baterias para armazenar energia? Um novo chip desenvolvido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, pode ser o salto que faltava na engenharia para transformar isso em realidade. Além de tornar as baterias obsoletas, o dispositivo fará com que toda a energia gasta pelos aparelhos seja de fonte natural e renovável. A grande novidade tecnológica está na capacidade do mecanismo de combinar, ao mesmo tempo, a energia capturada de múltiplas fontes, como os fótons emitidos pelo sol, o calor e as vibrações do ambiente.
“Os dispositivos anteriores capturavam energia a partir de uma única fonte: solar, térmica ou vibração. Já a nossa abordagem combina múltiplas fontes. Assim, a energia total adquirida é bem maior”, defende o autor do estudo, Saurav Bandyopadhyay. Isso quer dizer que, se o chip estiver, por exemplo, em uma ponte que vibra com a passagem dos carros, em um dia ensolarado e exposto ao calor, ele conseguirá aproveitar todas essas fontes ao mesmo tempo.
Bandyopadhyay conta que, para conseguir tal resultado, o grupo de pesquisa liderado por ele utilizou um indutor único compartilhado entre muitos conversores. “Isso nos permite combinar a energia a partir de várias fontes sem aumentar o número de componentes. Normalmente, cada conversor (solar, de vibração ou térmico) exige seu próprio circuito de controle para atender suas necessidades específicas.”
Por exemplo, os circuitos que funcionam por meio das diferenças térmicas normalmente produzem apenas entre 0,02 a 0,15 volt de energia, enquanto as células fotovoltaicas de baixa energia podem gerar de 0,2 a 0,7 volt. Já os sistemas de vibração, chegam a produzir até 5 volts. Segundo o pesquisador, coordenar em tempo real as diferentes fontes para produzir uma saída constante de energia elétrica é um processo complicado.
Tanto que, até hoje, os dispositivos mais próximos da proposta do MIT funcionam a partir de uma sistema que alterna, entre as possibilidades existentes, a fonte que, naquele determinado momento, está gerando a maior parte da energia. Ou seja, se o dia está nublado, mas com abundância de energia termoelétrica, o dispositivo rejeita o recurso do sol e utiliza somente o calor. Dessa forma, o método acaba por desperdiçar as outras fontes de energia, mesmo que em níveis menores. A nova abordagem, entretanto, consegue aproveitar todas a partir da comutação rápida entre elas.
Vantagens ambientais Como os recursos naturais são intermitentes e imprevisíveis, a possibilidade de combinar diversas fontes ao mesmo tempo representa um avanço significativo para que os aparelhos operem em níveis de energia extremamente baixos. Segundo o professor Elson Longo, do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), a eficiência é algo muito importante quando o assunto é mecanismo elétrico. “Esse novo sistema fornece uma economia de 11% a 13% de energia em relação aos atuais. Isso é energia para ninguém botar defeito. Imagine se você tivesse isso em todos os sistemas, estaríamos ganhando um valor monstruoso de energia”, avalia.
Sobre as inovações trazidas pela pesquisa, Bandyopadhyay complementa ainda que a arquitetura de caminho duplo desenvolvida no chip é o que possibilita que a energia disponível no ambiente seja armazenada e diretamente aplicada no funcionamento do dispositivo sem o intermédio das baterias (ver arte). Em um computador de casa, por exemplo, enquanto o aparelho estiver exposto à luz do sol, capturará os fótons emitidos e os transformará em energia elétrica. Se, ao mesmo tempo, estiverem presentes fontes de energia térmica e piezoelétrica, o chip será capaz de absorver todas as mesmo tempo e processá-las em um único indutor, que liberará a energia requerida para manter o computador ligado. A energia excedente, por sua vez, será armazenada no próprio chip para ser utilizada no momento em que for preciso. Isso significa que você não mais precisará carregar seu computador na tomada.
“Eliminar a necessidade de baterias é fundamental em redes de sensores altamente distribuídos e que não têm acesso fácil à fontes de energia”, explica Bandyopadhyay. Nessa perspectiva, o professor da UFSCar também destaca a importância do novo modelo para o meio ambiente, uma vez que utiliza fontes abundantes na natureza e, além disso, renováveis. “Frente aos atuais problemas ambientais, você precisa arrumar fontes alternativas de energia. Nesse chip, você parte de três energias diferentes amplamente oferecidas pela natureza. Elas são absorvidas e transformadas todas em elétrons. Esses elétrons são mandados para o sistema de memória. Isso tudo utilizando fontes renováveis de energia”, comenta Longo.
O dispositivo desenvolvido pelo MIT, segundo o autor do estudo, pode ter diversas aplicações, como no funcionamento de sensores de energia sem fio para monitoramentos biomédicos. Ele conta que o próximo passo dos pesquisadores será o desenvolvimento de sistemas completos que utilizem essa forma de colheita energética. Além disso, o grupo de cientistas pretende viabilizar a comercialização do chip. Para o pesquisador brasileiro Longo, o mecanismo representa um energia do futuro. “Ela é bem promissora, mas existe uma diferença muito grande no trabalho publicado em artigo que desenvolve dois chips para teste e você produzir milhões dele. Tem que ter capital. Não vai chegar amanhã no seu celular, na sua casa. Só se for investido muito dinheiro nisso”, pondera.
Sobre a possibilidade de desenvolvimento de tal tecnologia no Brasil, Longo critica a política de incentivo e financiamento de pesquisa adotada pelo país. “Precisamos que nossa presidenta invista mais nos pesquisadores brasileiros (…) O dia em que mudarmos, começaremos a desenvolver pesquisa de ponta. Esse chip criado nos Estados Unidos vai render muita riqueza. Temos que ter gente competente aqui também para isso”, critica Longo.
Marcela Ulhoa
