Coletor sem fios recupera energia perdida no ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/11/2013

O coletor é formado por cinco células de um metamaterial criado com placas de fibra de vidro e fios de cobre. [Imagem: Duke University]

Célula de colheita de energia

Usando materiais de baixo custo, dois estudantes da Universidade de Duke, nos Estados Unidos, construíram um dispositivo de colheita de energia com uma eficiência semelhante à dos modernos painéis solares.

O dispositivo sem fios converte sinais de micro-ondas em corrente contínua capaz de recarregar abateria de um telefone celular ou outro pequeno aparelho eletrônico.

Ele opera segundo um princípio similar ao das células solares, que convertem a energia da luz em corrente elétrica.

Mas, em vez de semicondutores, o conversor utiliza metamateriais, estruturas capazes de capturar várias formas de energia e ajustá-las com objetivos específicos - construir mantos da invisibilidade, por exemplo.

Allen Hawkes e Alexander Katko usaram fios de cobre para construir, sobre cinco placas de fibra de vidro, bobinas que captam micro-ondas.

Submetidas a um campo de micro-ondas de 900 MHz, as placas geraram uma tensão de 7,3 volts - para comparação, os carregadores USB disponibilizam 5 volts.

A potência disponibilizada, contudo, vai depender da energia que estiver disponível no ambiente.

"Queríamos a maior eficiência energética possível," conta Hawkes. "Estávamos com algo em torno de 6 a 10 por cento, mas com este desenho conseguimos melhorar drasticamente a conversão de energia para 37%, o que é comparável ao que é alcançado com as células solares."

Reciclagem de energia

Embora a potência fornecida não seja grande, o mais interessante do projeto é que o coletor de energia pode ser ajustado para captar o sinal de outras fontes de energia, incluindo sinais de satélite, sinais sonoros ou sinais de Wi-Fi.

Isso poderia eventualmente ajudar a reciclar o mar de ondas eletromagnéticas em que estão mergulhadas as cidades atualmente.

Um revestimento de metamaterial instalado no teto, por exemplo, poderia recuperar o sinal Wi-Fi que está sendo perdido e convertê-lo em energia, o mesmo podendo ser feito com as demais frequências.

Outra aplicação poderia ser para melhorar a eficiência energética dos aparelhos, recuperando a potência perdida durante o uso.

"As propriedades dos metamateriais permitem uma flexibilidade de projeto que não é possível com dispositivos comuns, como as antenas," disse Katko.

"Quando as antenas tradicionais ficam próximas umas das outras elas começam a conversar entre si e interferem uma no funcionamento da outra. O processo usado para criar o nosso metamaterial leva esses efeitos em conta, permitindo que as células trabalhem em conjunto," completou.

Com modificações adicionais, os pesquisadores afirmam que o metamaterial coletor de energia poderia ser incorporado em um telefone celular, repondo uma parte, ou mesmo toda a carga da bateria do aparelho sem precisar plugá-lo em nada.

Bibliografia:

A microwave metamaterial with integrated power harvesting functionality
Allen M. Hawkes, Alexander R. Katko, Steven A. Cummer
Applied Physics Letters
Vol.: 103, 163901
DOI: 10.1063/1.4824473