Transmissão de energia elétrica através da tecnologia wireless

Hans Newton F. Cantanhede1, Márcio Felipe Queiroga1, Kilton da Silva Calvet1

1Engenharia da Computação – Universidade Estadual do Maranhão (UEMA) hansnewton@gmail.com, marcioqueiroga@gmail.com, kiltonc@hotmail.com

Abstract. With the discovery of the benefits of electric power apparatus created depend on theconnection to the powerstations that happens through the electrical switches, where the device is connected. In this paper we present a new technology that also provides comfort beyond a cost-effective, energy transmitted through the air. Not so new as well as during the 19th century Tesla performed experiments on this approach, called today for wireless energy transmission. Studies are still just beginning, so there are not many details about it, but we can see its advantages, disadvantages and their characteristics.

Resumo. Com a descoberta dos benefícios da energia elétrica, os aparelhos criados dependem da conexão com as usinas geradoras de energia isso acontece através dos interruptores elétricos, onde é conectado o aparelho. Nesse artigo iremos apresentar uma nova tecnologia, que além do conforto proporciona também um melhor custo-benefício, a energia transmitida pelo ar. Não é tão nova assim, pois já no século 19 tesla realizava experimentos sobre essa abordagem, denominada hoje de transmissão de energia wireless. Os estudos ainda estão apenas começando, por isso não existem muitos detalhes sobre o assunto, mas poderemos ver suas vantagens, desvantagens e suas características.

1. Introdução

Embora a idéia de transmissão de energia wireless possa parecer algo de um futuro bem distante, diferente do que se pensa essa tecnologia já é possível e o fim dos cabos para alimentação de energia dos aparelhos pode estar em um futuro bem próximo. Ter aparelhos sem nenhuma necessidade de fios deixou de ser uma teoria, e passou a ser pesquisado e colocado em prática, e já existem os primeiros experimentos, usando ressonância magnética pesquisadores da Universidade MIT (Massachussets Institute of Technology) já foram capazes de transmitir energia o suficiente para acender uma lâmpada de 60 watts, sem fios e sem choque.

No Século 19, os estudos sobre a energia elétrica avançavam rapidamente e suas aplicações eram difundidas e ampliadas a diversos tipos de equipamento. Em 1894, Nikola Tesla conseguiu acender uma lâmpada sem o uso de qualquer cabo de energia, através de um processo chamado “indução eletrodinâmica”. Em 1988, um grupo de estudos liderado por John Boys construiu o primeiro protótipo de fonte de alimentação que dispensava contato físico com os equipamentos alimentados. A tecnologia foi patenteada então pela empresa da universidade onde foi criada. Em 2008, a empresa Intel conseguiu reproduzir os modelos de Tesla e do grupo de John Boys, acendendo uma lâmpada sem a utilização de fios, com luminosidade satisfatória.

Depois desses primeiros passos, pareceu possível a transmissão de energia sem fio, até mesmo em aparelhos elétricos de maior potência, tornando assim real, a possibilidade de utilização de aparelhos móveis sem fio algum. Um grande benefício de se transmitir energia elétrica pelo ar é que seria uma ótima maneira de eliminar a grande quantidade de cabos que povoam tanto paisagens externas quanto internas. Isto causaria diminuição da poluição visual, do risco de tropeços por cabos entre outros.

2. Histórico

Desde o início dos tempos a eletricidade já podia ser encontrada na natureza, mas demorou para poder ser controlada, de forma útil e benéfica. Com o avanço tecnológico tornou-se possível e cada vez mais são descobertas novas tecnologias que a utilizam de forma segura.

A utilização da eletricidade é feita de várias formas entre elas o carregamento de dispositivos móveis como celulares, laptops, entre outros. O fato é que a poluição visual pelo uso de cabos, o aquecimento dos mesmos e possíveis acidentes com cabos danificados sempre foi algo desanimador. Mas com a nova ideia que vem sendo desenvolvida, esses problemas e outros serão resolvidos.

A ideia é usar da tecnologia wireless para transmissão de energia elétrica. Através de uma tecnologia com forte aceitamento no mercado atual, será possível combiná-la como forma de possibilitar seu melhor uso.

A NASA por exemplo teve como opção utilizar um Raio laser apesar de não ser uma boa prática pois além de o reeptor e o emissor terem de estar bem próximos, pode causar acidentes graves, quando cruzada a linha visada. Outra técnica desenvolvida foi a energia por indução, que também pode ser chamada de acoplamento indutivo, no qual é utilizado campos magnéticos, onde a corrente elétrica passa em um fio, e gera campo, que com esse campo induz a energia para outra bobina.

Já a energia transmitida via wireless ou witricity(Wi de wireless (sem fios) e a parte final de electricity (eletricidade)) , como também pode ser chamada, utiliza objetos ressonantes acoplados e segundo as experiências já feitas pelos pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachussets foi provado que aparelhos portáteis, como telefones celulares, tocadores de MP3 e até notebooks tenham suas baterias recarregadas sem a necessidade de carregadores plugados na tomada.

4. Evolução

Tesla foi o pioneiro nos estudos de transmissão de energia elétrica pelo ar, em 1891 ele descobriu que um tubo de vácuo colocado em proximidade com uma bobina Tesla imediatamente começaria a brilhar, sem fios, ou sem sequer um filamento dentro do tubo brilhante. Ressonância elétrica era a chave desta descoberta.

Figura 1 – Nicolas Tesla

Em 1915, numa carta ao editor do jornal The New York Times,Nikola Tesla declarou que “é perfeitamente possível transmitir energia elétrica sem fios e produzir efeitos destrutivos à distância. Quando inevitável, o transmissor pode ser utilizado para destruir propriedade e vida”.

Em 2007 pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachussets(MIT)

deram início aos testes das tecnologias que permitem transmitir energia elétrica

através do ar, sem o uso de fios. Os resultados demonstraram, com sucesso, que é

possível carregar baterias de celulares, players MP3, notebooks, à distância, sem

necessidade de conectá-los a tomadas.

Em 2010 pesquisadores da Intel obtiveram progresso na transmissão sem fio

de energia. Em comunicado, a fabricante de chips disse que a Wireless Resonant

Energy Link Technology (WREL, ou tecnologia para a transmissão sem fio de energia

ressonante) já permite a transmissão estável da corrente elétrica para receptores em

movimento. A transmissão pode ser feita em praticamente qualquer direção e em

uma distância de até 70 centímetros, disse a empresa.

Figura 2 – Demonstração da Intel

3. Funcionamento

Basicamente o principal aspecto que possibilita que a energia seja transmitida sem a utilização de fios é através da ressonância magnética, a mesma tecnologia que é utilizada em aparelhos de diagnóstico médico. Os dois objetos devem vibrar na mesma frequência quando estão em ressonância e trocam energia.

No experimento para transmissão de energia sem fio foram utilizadas simples bobinas de cobre, na qual foi feita exploração magnética de duas bobinas, então com a utilização desses dois objetos (bobinas) a certa distância, era possível a troca de energia com eficiência entre si sem interagir com o ambiente. Com uma lâmpada em apenas um dos lados e com a ressonância das bobinas a lâmpada se acende, sem nenhum fio ligado a ela.

A figura 1 mostra o funcionamento das bobinas acendendo uma lâmpada através da ressonância.

Figura 3 – Duas boninas acendem uma lâmpada

Fonte: http://www.telegraph.co.uk

4. Vantagens e Desvantagens da Tecnologia

A Witricity apresenta diversos benefícios, entre eles pode-se citar a não utilização de fios, a possibilidade de não usar baterias, a não interferência em ondas de rádio, a não precisão de uma linha de visão, o prejuízo à saúde humana ser inexistente e seus componentes são baratos.

Como já foram especificados, os sistemas witricity são wireless, o que em nossa era, onde a cada dia surge uma novidade em aparelhos moveis , seria muito bem aceito na sociedade pela praticidade que esse sistema proporciona. Não bastando à eliminação dos cabos de força, o witricity permite a eliminação das baterias, já que os aparelhos vão receber uma corrente constante de energia, isso ajuda no meio ambiente, pois a redução da eliminação de baterias desses equipamentos seria significativa.

Na transmissão elétrica pela witricity, não há necessidade de uma linha de visão entre o transmissor e o receptor. Mesmo que haja barreiras e obstáculos, como madeira e metal, e que outros aparelhos sejam colocados entre o transmissor e o receptor, ainda assim a transferência de energia será efetuada. Como a transferência é feita por indução ressonante, ela não irá interferir em ondas de rádio.

Até o momento, as pesquisas mostram que o witricity não afeta a saúde humana devido sua transmissão ser feita a partir de magnetismo não radiante, o que a torna completamente segura para implantação em locais públicos. Outra vantagem do witricity é que este possui um baixo custo, já que seus componentes são simples e baratos.

Suas únicas desvantagens até o presente momento são a distância entre o emissor e o receptor, que ainda são pequenas (não ultrapassam dois metros), e a eficiência na transmissão que ainda é muito pequena, chegando a media a apenas 40%.

6. Conclusão

A Witricity está em estágio de desenvolvimento e devido a isso ainda há muito que fazer e o que descobrir sobre a sua aplicação na transmissão de energia elétrica sem fio. A Witricity é uma solução para diversos problemas que afetam varias áreas da sociedade. Esse tipo de transmissão além de toda a comodidade que proporciona, ate o presente momento e inofensivo a saúde humana. Cabe a nós esperarmos que os estudos sobre a witricity sejam terminados e que um sistema de transmissão seja posto a nível comercial para difundir esta tecnologia inovadora.

Referencias

Silveira, A. S. ; witricity: transmissão de energia sem fio. Carregamentos de celulares, notebook sem fio.

Scientists demonstrate wire-free electricity. Disponível em: http://www.telegraph.co.uk. Acessado em 28/02/2011.