(Marc Sendra Martorell / Unsplash)
Os engenheiros demonstraram uma maneira prática de usar o magnetismo para transmitir eletricidade sem fio para recarregar carros elétricos, robôs ou até drones. A tecnologia pode ser ampliada para alimentar carros elétricos enquanto eles dirigem por estradas, robôs no chão de fábrica e drones pairando sobre os telhados.
Os engenheiros de Stanford deram um grande passo no sentido de tornar prático a recarga de carros elétricos à medida que avançam por estradas futuristas construídas para "reabastecer" veículos sem fio.
Embora as almofadas de carregamento sem fio já existam para smartphones, elas só funcionam se o telefone estiver parado. Para carros, isso seria tão inconveniente quanto a prática atual de conectá-los por uma ou duas horas nas estações de carregamento.
Três anos atrás, o engenheiro elétrico de Stanford Shanhui Fan e Sid Assawaworrarit, um estudante de pós-graduação em seu laboratório, construíram o primeiro sistema que recarregava objetos sem fio em movimento. No entanto, a tecnologia era ineficiente demais para ser útil fora do laboratório.
Agora, na Nature Electronics , os dois engenheiros demonstram uma tecnologia que poderia um dia ser escalada para impulsionar um carro andando pela estrada. No curto prazo, o sistema poderá em breve tornar prático recarregar os robôs sem fio, enquanto eles se movimentam nos armazéns e no chão de fábrica - eliminando o tempo de inatividade e permitindo que os robôs trabalhem quase o tempo todo.
"Este é um passo significativo em direção a um sistema prático e eficiente para recarregar sem fio automóveis e robôs, mesmo quando eles estão se movendo em alta velocidade", disse Fan. “Teríamos que aumentar o poder de recarregar um carro em movimento, mas não acho que seja um obstáculo sério. Para recarregar robôs, já estamos dentro do alcance da utilidade prática. ”
Uma nova tecnologia de Stanford poderia um dia permitir que os carros elétricos se recarregassem à medida que avançavam pelas rodovias futuristas construídas para "reabastecer" veículos sem fio. (Crédito da imagem: Unsplash / Kimi Lee)
Carregadores sem fio transmitem eletricidade criando um campo magnético que oscila a uma frequência que cria uma vibração ressonante em bobinas magnéticas no dispositivo receptor. O problema é que a frequência ressonante muda se a distância entre a fonte e o receptor mudar mesmo em uma pequena quantidade.
Em seu primeiro avanço, há três anos, os pesquisadores desenvolveram um carregador sem fio capaz de transmitir eletricidade, mesmo quando a distância do receptor muda. Eles fizeram isso incorporando um amplificador e um resistor de feedback que permitiam ao sistema ajustar automaticamente sua frequência de operação à medida que a distância entre o carregador e o objeto em movimento mudava. Mas esse sistema inicial não era eficiente o suficiente para ser prático. O amplificador usa tanta eletricidade internamente para produzir o efeito de amplificação necessário que o sistema transmite apenas 10% da energia que flui através do sistema.
Em seu novo artigo, os pesquisadores mostram como aumentar a eficiência da transmissão sem fio do sistema para 92%. A chave, explicou Assawaworrarit, era substituir o amplificador original por um amplificador "switch mode" muito mais eficiente. Esses amplificadores não são novos, mas são exigentes e só produzirão amplificação de alta eficiência sob condições muito precisas. Foram necessários anos de ajustes e trabalho teórico adicional para projetar uma configuração de circuito que funcionasse.
O novo protótipo de laboratório pode transmitir sem fio 10 watts de eletricidade a uma distância de dois ou três pés. Fan diz que não há obstáculos fundamentais para expandir um sistema para transmitir as dezenas ou centenas de quilowatts que um carro precisaria. Ele diz que o sistema é mais do que rápido o suficiente para reabastecer um automóvel em alta velocidade. A transmissão sem fio leva apenas alguns milissegundos - uma fração minúscula do tempo que levaria um carro a 100 quilômetros por hora para atravessar uma zona de carregamento de quatro pés. O único fator limitante, disse Fan, será a rapidez com que as baterias do carro podem absorver toda a energia.
Os carregadores sem fio não devem representar um risco à saúde, disse Assawaworrarit, porque mesmo aqueles que são potentes o suficiente para carros produzem campos magnéticos que estão dentro das diretrizes de segurança estabelecidas. De fato, os campos magnéticos podem transmitir eletricidade através das pessoas sem que elas sintam algo.
Embora possa levar muitos anos até que os carregadores sem fio sejam incorporados nas rodovias, as oportunidades para robôs e até drones aéreos são mais imediatas. É muito menos dispendioso incorporar carregadores em pisos ou telhados do que em longos trechos de rodovias. Imagine um drone, diz Fan, que poderia voar o dia inteiro descendo ocasionalmente e pairando em torno de um telhado para cobranças rápidas.
Quem sabe? Talvez os drones realmente possam ser práticos para entregar pizza.
Este trabalho é apoiado por uma bolsa da Faculdade Vannevar Bush do Departamento de Defesa dos EUA.
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