Capturar e converter energia ambiente de luz, calor ou movimento oferece uma maneira sustentável de alimentar dispositivos. Pesquisadores financiados pela União Europeia (UE) apresentaram tecnologia que pode integrar perfeitamente múltiplas fontes de energia, para concretizar todo o potencial dos dispositivos de internet das coisas.
A quarta revolução industrial (4IR) está sendo construída sobre a fundação da internet das coisas (IoT), conectando bilhões de dispositivos por meio de redes móveis com poder de processamento sem precedentes, capacidade de armazenamento e acesso instantâneo a informações.
A 4IR está remodelando indústrias em todos os níveis, levando organizações a reorganizar e otimizar operações alavancando tecnologias inovadoras como inteligência artificial, comunicação sem fio e computação quântica.
Principais restrições: eficiência energética e autonomia
No entanto, integrar essas tecnologias na vida cotidiana não as isenta de desafios. Um obstáculo crítico é a demanda por soluções de energia confiáveis para alimentar esses sistemas. Várias aplicações, como monitoramento médico e ambiental, automação industrial, redes de sensores sem fio, transporte inteligente e monitoramento de infraestrutura, dependem cada vez mais de dispositivos miniaturizados de ultrabaixo consumo de energia. Dispositivos como esses elevam o nível de eficiência energética e autonomia.
Baterias convencionais geralmente não atendem a essas demandas, especialmente para dispositivos que exigem independência energética estendida. Isso criou uma necessidade urgente de soluções de energia inovadoras, com a coleta de energia surgindo como uma alternativa promissora.
Soluções avançadas para superar desafios energéticos
O projeto NANO-EH financiado pela UE desenvolveu com sucesso uma plataforma de coleta de energia de múltiplas fontes, aproveitando nanomateriais inteligentes e nanoestruturas inovadoras. O projeto traduziu pesquisas de ponta em soluções de engenharia, permitindo processos de fabricação eficientes e escaláveis.
O NANO-EH alavancou quatro classes de nanomateriais inteligentes que são livres de chumbo e terras raras. O projeto também demonstrou o potencial desses materiais para serem reciclados no nível do módulo.
“Uma conquista notável é a prova de conceito para dispositivos de coleta de energia sem fio ambiente que utilizam ferroelétricos de óxido em nanoescala operando em uma ampla gama de frequências de comunicação sem fio comumente usadas”, observa Mircea Gabriel Modreanu, coordenador do projeto. Isso incluiu frequências de 2,45 GHz, 24-27 GHz e 60 GHz.
Os pesquisadores também aproveitaram o efeito piroelétrico – uma propriedade que permite que certos materiais gerem uma carga elétrica em resposta a mudanças de temperatura – para coleta de energia, permitindo que os mesmos materiais armazenem essa energia coletada em supercapacitores. Isso significa que esses materiais podem combinar efetivamente a coleta e o armazenamento de energia em um sistema integrado.
Sistemas de colheita adaptativos e de múltiplas fontes
O projeto também expandiu as capacidades de sua plataforma tecnológica integrando diversas soluções de energia, como células solares esféricas, células solares de baixo custo baseadas em MoO3 (trióxido de molibdênio), coletores piezoelétricos e células solares eletroquímicas verdes de alto desempenho.
Com a capacidade de se adaptar às condições ambientais, o sistema da NANO-EH garante o uso eficiente e sustentável de energia. “Introduzimos uma abordagem inovadora para a coleta de energia sob demanda, que permite a seleção da fonte de energia mais adequada – ou uma combinação de fontes – com base no que está disponível no ambiente”, diz Modreanu.
Uma solução de energia IoT sustentável
A demanda por dispositivos sem bateria e de ultrabaixo consumo de energia está disparando em vários campos. O projeto NANO-EH ajuda a lidar com o cenário fragmentado no mercado de fornecimento de energia de IoT ao introduzir uma plataforma compatível com tecnologias planares de silício, o que garante a integração com os sistemas existentes.
Modreanu conclui com o impacto que o NANO-EH terá: “Com 35 bilhões de dispositivos de IoT projetados para serem implantados até 2035, a necessidade de módulos de fornecimento de energia confiáveis e sustentáveis crescerá exponencialmente. Com sua plataforma tecnológica de baixo custo e fácil implantação, o NANO-EH está abrindo caminho para soluções de energia inovadoras que dão suporte a essa rápida expansão.”
Destaque – Imagem: aloart
Publicação:
Sábado | 28 de Dezembro, 2024 / atualizado em 25, maio de 2025
