Colheita de energia
A colheita de energia — em inglês energy harvesting — designa a obtenção de pequenas quantidades de corrente a partir do entorno imediato. Não de uma usina, não de uma bateria, mas daquilo que já está ali de qualquer forma: luz, calor, movimento, ondas de rádio.
A neutrinovoltaica pertence a esta família. Quem quiser situá-la deveria conhecer os demais membros.
A ideia por trás disso
Na técnica energética clássica trata-se de quantidade: uma usina deve fornecer o máximo possível. Na colheita de energia trata-se de outra coisa — de independência.
Um sensor que precisa de um miliwatt não é um problema de energia. É um problema de manutenção. Uma bateria dura alguns anos, depois alguém tem de se deslocar até lá. Com dez sensores isso é uma tarefa; com dez mil, um modelo de negócio que não funciona.
Por isso, neste campo não se mede em quilowatts, mas em microwatts por centímetro quadrado — e a pergunta decisiva não é «quanto?», mas «quanto tempo sem intervenção?».
As fontes estabelecidas
| Fonte | Princípio | Ordem de grandeza |
|---|---|---|
| Luz ao ar livre | fotovoltaica | alguns miliwatts por cm² |
| Luz em ambientes internos | fotovoltaica | de 10 a 100 microwatts por cm² |
| Gradiente térmico | termoeletricidade | cerca de 100 microwatts por cm² com 5 K de diferença |
| Vibração | piezoeletricidade | algumas centenas de microwatts por cm³ |
| Ondas de rádio | antena retificadora | frações de microwatt por cm² |
| Decaimento beta | betavoltaica | microwatts, mas por décadas |
A amplitude ao longo de cinco ordens de grandeza é o achado propriamente dito. Não existe a energia ambiente, mas canais de rendimento muito díspar — e cada um tem sua condição. A fotovoltaica precisa de luz; a termoeletricidade, de um gradiente; a piezoeletricidade, de movimento.
Por que o armazenamento faz parte disso
Quase nenhuma fonte fornece de maneira uniforme. Por isso um sistema de colheita de energia é composto quase sempre de três partes: o conversor, um circuito de condicionamento e um acumulador.
O acumulador é com frequência um supercapacitor em vez de uma bateria — ele suporta centenas de milhares de ciclos de carga e quase não envelhece.
A isso se soma um artifício da eletrônica: o ciclo de trabalho. Um sensor não mede continuamente, mas dorme e desperta a cada poucos minutos por milissegundos. Assim basta uma fonte que, em média, fique muito abaixo do que o aparelho consome em operação.
Onde já funciona hoje
A colheita de energia não é uma técnica do futuro, mas algo cotidiano. Interruptores de luz sem fio dispensam bateria e obtêm sua energia da pressão do dedo. Sensores de pressão dos pneus aproveitam a vibração. Etiquetas RFID vivem da energia do leitor. Relógios de pulso se carregam há décadas com o movimento do punho.
Em todos esses casos vale o mesmo padrão: a energia é pouca, mas a alternativa — mandar alguém até lá — é mais cara.
A pretensão da neutrinovoltaica
A abordagem do Neutrino® Energy Group distingue-se em dois pontos de tudo o que foi mencionado.
Na fonte. Em vez de um único canal, o grupo menciona um feixe deles: neutrinos, múons cósmicos, flutuações eletromagnéticas e movimentos térmicos. O atrativo está em que esses fluxos estão presentes em toda parte — no escuro, sob a terra, no interior de um aparelho.
Na ordem de grandeza. Para o Neutrino Power Cube o grupo menciona de 5 a 6 quilowatts e assinala esses valores como objetivos de projeto em desenvolvimento. Isso está muitas ordens de grandeza acima de tudo o que até agora é usual na colheita de energia.
É precisamente nisso que consiste o desafio do empreendimento — e precisamente por isso é útil situá-lo neste campo: isso torna visível o critério pelo qual o êxito terá de ser medido mais adiante.
Termos relacionados
- Termoeletricidade — corrente a partir de um gradiente térmico
- Betavoltaica — corrente a partir do decaimento beta
- A fotovoltaica em comparação
- Efeito catraca — retificação do movimento térmico
- Neutrino Power Cube
Fontes
- Neutrino® Energy Group: Energy Harvesting, neutrino-energy.com/technology/energy-harvesting/.