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Energia

Chip captura energia de múltiplas fontes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/07/2012

Chip captura energia de múltiplas fontes
O grande desafio foi coordenar os diversos componentes, que produzem tensões muito diferentes ao aproveitar a luz, o calor e as vibrações.
[Imagem: Christine Daniloff/MIT]

Chip que gera energia

Recentemente, a empresa japonesa Fujitsu apresentou uma célula termossolar capaz de gerar eletricidade aproveitando tanto a luz quanto o calor.

Agora, pesquisadores do MIT, nos Estados Unidos, criaram um dispositivo que coleta energia da luz, do calor e das vibrações presentes no ambiente.

Saurav Bandyopadhyay afirma que seu chip gerador de energia pode ser incorporado diretamente aos aparelhos que pretende alimentar, substituindo as baterias.

A grande vantagem da integração de múltiplas fontes em um mesmo gerador é que ele poderá produzir energia de forma quase contínua, uma vez que praticamente todas as fontes que os nanogeradores exploram são intermitentes ou imprevisíveis.

Coordenação de fontes de energia

Células solares, conversores termoelétricos e nanogeradores que geram energia a partir de vibrações já são feitos com as mais diversas especificações.

Assim, o grande trabalho de Bandyopadhyay foi integrar todos eles em um mesmo chip.

"A chave aqui é o circuito que combina, de forma eficiente, várias formas de energia em uma só," diz ele. "Mas combinar as potências dessas fontes variáveis exige um sistema de controle sofisticado."

Por exemplo, circuitos que aproveitam a energia termal - seja do Sol ou do calor corporal de uma pessoa - geram tensões entre 0,02 e 0,15 volts; as células solares podem gerar entre 0,2 e 0,7 volts; já os nanogeradores que aproveitam vibrações geram até 5 volts.

Coordenar tensões tão diferentes em tempo real não é uma tarefa fácil, o que explica que só agora elas tenham sido postas em um gerador único. Sem contar que o circuito de controle deve ele próprio ser muito eficiente, senão ele pode acabar consumindo toda a energia produzida pelo gerador.

Arquitetura de duplo canal

A solução veio com uma arquitetura de dois canais.

Normalmente, as fontes de energia são usadas para carregar um componente de armazenamento, como uma bateria ou um supercapacitor, que então disponibiliza a eletricidade para o aparelho a ser alimentado.

Bandyopadhyay projetou um sistema que pode usar esse mecanismo, ou pode contorná-lo inteiramente, alimentando o aparelho diretamente da fonte.

"O chip usa um único indutor com tempo compartilhado, um componente crucial para sustentar os múltiplos conversores necessários no projeto, em vez de usar indutores separados para cada fonte. Isto o torna muito mais eficiente," disse o pesquisador.

Chip-gerador vai gerar energia dentro do próprio aparelho

Colheita de energia

Equipamentos biomédicos, sensores de monitoramento e vigilância, estações de retransmissão de redes de sensores, entre muitos outros, fazem parte de uma crescente gama de aparelhos eletrônicos que estão se tornando cada vez mais comuns.

E, em comum, todos eles têm as características de consumirem pouca energia, mas de precisarem funcionar continuamente.

Como trocar baterias não é uma opção para equipamentos que se planeja "ligar e esquecer", está surgindo uma nova área de pesquisas, chamada colheita de energia, dos quais o novo chip faz parte.

São dispositivos capazes de aproveitar as mais diversas fontes de energia presentes no ambiente e transformá-las em eletricidade, para alimentar aqueles aparelhos minúsculos.

Além das mais tradicionais células solares e geradores eólicos, a colheita de energia pretende aproveitar também o calor e as vibrações presentes no ambiente - do seu andar, do farfalhar das suas roupas, da sua respiração ou do movimento dos pneus do seu carro -, entre outras.

Os "colhedores de energia" mais comuns são os nanogeradores, mas já existem também geradores piroelétricos, biogeradores alimentados por vírus, tecidos termoelétricos, sem contar as biocélulas, algumas produzindo energia diretamente de insetos ciborgues.

Bibliografia:

Artigo: Platform Architecture for Solar, Thermal, and Vibration Energy Combining With MPPT and Single Inductor
Autores: Saurav Bandyopadhyay
Revista: Journal of Solid-State Circuits
Vol.: 99, Page(s): 1 - 17
DOI: 10.1109/JSSC.2012.2197239






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