Transferência de energia sem fio: quando a energia está disponível em todos os lugares

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  Previsão Quantumrun
• 7 de dezembro de 2022

Resumo do insight

O carregamento sem fio sempre foi um recurso bem-vindo em smartphones e outros dispositivos. No entanto, os cientistas procuram formas de transferir a tecnologia para máquinas mais complexas, como robôs e veículos elétricos. Com as pesquisas mais recentes, a tecnologia poderá finalmente estar pronta para alimentar os dispositivos autônomos da próxima geração.

Contexto de transferência de energia sem fio

O sistema de transferência de energia sem fio (WPT) é útil para diversos fins, incluindo eletrodomésticos e aplicações de sensores. Uma tecnologia WPT permite a transmissão de energia à distância sem o uso de um link físico direto. Esse recurso é útil para alimentar dispositivos onde o uso de cabos é perigoso e inconveniente. Em particular, o sistema de transferência de energia sem fio de acoplamento ressonante magnético (MRCWPT) está ganhando atenção devido à sua alta eficiência de transferência em longas distâncias. A tecnologia MRCWPT é muito promissora para carregamento e tem sido aplicada a implantes médicos, veículos elétricos, redes de sensores e produtos eletrônicos de consumo. 

Em 2020, pesquisadores da Universidade de Stanford demonstraram com sucesso como o WPT poderia ser aplicado à robótica, carros elétricos e drones. Embora já existam bases de carregamento sem fio para celulares, elas só funcionam se o telefone estiver parado. No entanto, esta prática seria inconveniente para os carros elétricos, pois significaria conectá-los às estações de carregamento durante uma ou duas horas diariamente.

Dois engenheiros de Stanford publicaram as suas descobertas na revista científica Nature, onde descreveram uma tecnologia que poderá ser ampliada no futuro para alimentar veículos eléctricos em movimento. O novo protótipo de laboratório pode transmitir sem fio 10 watts de eletricidade a uma distância de até 1 metro. Os engenheiros afirmam que, com alguns ajustes, o sistema poderia fornecer energia para um carro elétrico que necessitasse de dezenas ou centenas de quilowatts. 

Impacto disruptivo

Algumas empresas e organizações já estão enfrentando obstáculos na tecnologia WPT. Em 2021, os dois sistemas de carregamento de robôs sem fio da startup WiBotic receberam certificados de segurança na Europa, de acordo com o CEO da empresa, que o descreve como um grande passo em frente. Os carregadores e transmissores possuem agora a certificação CE Mark, o que significa que cumprem os requisitos de saúde e proteção ambiental da União Europeia (UE).

Além disso, esses sistemas atendem ao protocolo da Comissão Eletrotécnica Internacional da UE e do Grupo CSA (Associação Canadense de Padrões) do Canadá. A WiBotic, criada na Universidade de Washington em 2015, projetou sistemas de carregamento de baterias que podem alimentar automaticamente drones e robôs em terra ou no mar. Um software de gerenciamento de energia chamado Commander pode otimizar o uso da bateria para uma frota inteira trabalhando com o hardware. A empresa planeja criar um sistema de energia para carregar futuros robôs na Lua.

Enquanto isso, em 2022, o Departamento de Transportes de Indiana (INDOT) se uniu à Universidade Purdue para desenvolver a primeira rodovia de concreto com carregamento sem fio do mundo. O projeto utilizará concreto magnetizável de última geração – desenvolvido pela startup alemã Magment GmbH – que permite que veículos elétricos sejam carregados enquanto dirigem. As duas primeiras fases do projeto envolvem testes, análises e pesquisas de otimização de pavimentos conduzidas pelo Programa Conjunto de Pesquisa em Transporte (JTRP) no campus West Lafayette da Purdue University. Na terceira fase, o INDOT construirá um banco de testes medindo um quarto de milha para testar a capacidade de potência do concreto para caminhões pesados ​​que operam em alta potência (200 quilowatts ou mais). Se todas as três fases forem concluídas com sucesso, o INDOT planeja usar esta tecnologia para eletrificar parte de uma rodovia interestadual em Indiana.

Implicações da transferência de energia sem fio

Implicações mais amplas da transferência de energia sem fio podem incluir: 

• Mais cidades financiam pesquisas do WPT para transformar infraestruturas públicas em estações de carregamento sem fio. Este desenvolvimento pode ajudar as pessoas a mudar para veículos elétricos.
• Mais startups desenvolvendo sistemas WPT de longa distância que podem carregar dispositivos e equipamentos remotamente em locais desafiadores, como veículos subaquáticos autônomos.
• Fabricantes de cabos e fios enfrentam contração nos negócios à medida que mais pessoas, empresas e infraestrutura pública mudam para o carregamento sem fio.
• Mais cidades inteligentes estabelecendo estações públicas de carregamento sem fio para diferentes dispositivos, a fim de incentivar a interconectividade e a coleta contínua de dados.
• A substituição gradual das linhas elétricas tradicionais dentro das cidades por redes densas de nós de transmissão WPT (década de 2050).
• Aumento das vendas de veículos eléctricos, especialmente camiões autónomos utilizados para entregas de última milha, uma vez que o WPT poderia apoiar a sua actividade de entrega 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Questões a considerar

• Se você usa WPT para seus dispositivos, o que você mais gosta nele?
• De que outra forma o WPT pode mudar a maneira como as pessoas usam seus dispositivos?