Carros comuns poderão ser convertidos em híbrido-elétricos

Motor elétrico instalado no eixo traseiro de um Audi Roadster para conversão do carro de diesel em híbrido diesel-elétrico.[Imagem: Fraunhofer IISB/Kurt Fuchs]

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/10/2008

Com os elevados preços do petróleo, os veículos híbrido-elétricos estão cada vez mais atraindo a atenção dos consumidores. Embora muito eficientes, eles ainda são produzidos em pequena escala, o que faz com que a maioria dos modelos usados disponíveis custe mais caro do que um modelo zero quilômetro.

Mas uma solução pode estar a caminho para quem gostaria de ter um veículo híbrido e não gostaria de esperar - transformar o seu veículo atual, movido a gasolina, álcool ou diesel em híbrido elétrico.

Conversão de combustível líquido para híbrido combustível-elétrico

A pesquisa está sendo feita por engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha, com o objetivo de testar a viabilidade técnica e econômica da transformação. Os desafios são grandes, porque os veículos híbridos incorporam conceitos que não foram pensados no projeto e fabricação dos veículos tradicionais a combustível líquido.

Os engenheiros alemães planejam criar uma plataforma de tecnologia aberta que permitirá o teste e a otimização de todos os sistemas necessários à hibridização - a conversão do veículo de combustível líquido para híbrido combustível líquido-elétrico. A plataforma deverá incluir a interação dos diversos equipamentos em condições reais de tráfego.

Os testes estão sendo feitos em um Audi Roadster. "Nós somos especialistas no projeto de sistemas de eletrônica de potência que são tão compactos que eles podem ser facilmente acomodados nos espaços restritos de um veículo de série," diz o Dr. Martin März, que está coordenando o projeto.

Tração integral

Ao contrário dos carros híbridos japoneses, que já utilizam uma plataforma mais pensada para os veículos elétricos do que para os veículos atuais, a proposta da equipe do Dr. März é criar modificações que mexam o mínimo possível na motorização do carro.

Os principais componentes adicionados na conversão serão dois motores elétricos, que serão instalados no centro do eixo traseiro, cada qual ficando responsável pelo acionamento de uma roda. Com isto, não será preciso mexer no sistema de tração dianteira tradicionalmente utilizado nos carros de passeio, que será mantido.

Esse enfoque permitirá a integração de funções adicionais ao veículo convertido em híbrido, como a tração integral (tração 4 x 4) temporária.

Segundo os engenheiros, o custo de conversão de veículo para híbrido não será maior do que o custo de um opcional, como bancos de couro, por exemplo.

Fonte: Inovação Tecnológica

Bateria de nanofios nunca precisaria ser trocada

Redação do Site Inovação Tecnológica -  25/04/2016

Os melhores resultados foram obtidos com nanofios de ouro encapsulados por uma camada de dióxido de manganês e postos em um eletrólito feito com o gel polimérico. [Imagem: Mya Le Thai - 10.1021/acsenergylett.6b00029]

Bateria que não pifa

Pesquisadores da Universidade da Califórnia de Irvine, nos EUA, descobriram meio por acaso como fabricar uma bateria de nanofios que pode ser recarregada centenas de milhares de vezes.

A durabilidade é tamanha que já permite sonhar com baterias que nunca precisem ser substituídas. Embora a vida útil de um celular já seja menor que a vida útil de suas baterias, carros elétricos, naves espaciais e computadores teriam muito a ganhar com baterias de grande durabilidade.

A construção de baterias de nanofios vem chamando a atenção há algum tempo. Milhares de vezes mais finos do que um fio de cabelo humano, os nanofios são condutores excepcionais e apresentam uma grande área superficial para o armazenamento e a transferência de elétrons.

No entanto, eles são extremamente frágeis, e a expansão e contração repetida pela descarga e recarga os faz trincar, interrompendo o funcionamento da bateria.

Nanofios plastificados

Mya Le Thai resolveu este problema depois de colocar seus nanofios em um gel polimérico para facilitar os testes e tentar medir os efeitos das trincas nos nanofios individuais.

O que aconteceu é que ela fez até 200.000 ciclos de carregamento e descarregamento, ao longo de três meses, sem detectar qualquer perda de capacidade de armazenamento e sem quebrar nenhum nanofio - o patamar para que uma bateria seja considerada viável é de 1.000 ciclos.

Os melhores resultados foram obtidos com nanofios de ouro encapsulados por uma camada de dióxido de manganês e postos em um eletrólito feito com o gel polimérico. A equipe acredita que o gel plastifica o nanofio metálico e lhe dá flexibilidade, evitando rachaduras.

A fabricação de baterias práticas feitas com nanofios ainda depende do desenvolvimento de processos de fabricação em larga escala que permitam a interconexão dos filmes de nanofios para gerar baterias de grande capacidade.

Bibliografia:

100k Cycles and Beyond: Extraordinary Cycle Stability for MnO2 Nanowires Imparted by a Gel Electrolyte
Mya Le Thai, Girija Thesma Chandran, Rajen K. Dutta, Xiaowei Li, Reginald M. Penner
Energy Letters
DOI: 10.1021/acsenergylett.6b00029

Células solares de kirigami acompanham o Sol

Redação do Site Inovação Tecnológica -  14/09/2015

As células solares curvam-se em proporção ao esticamento com uma precisão de cerca de um grau. [Imagem: Lamoureux et al. - 10.1038/ncomms9092]

Célula solar de kirigami

Painéis solares que acompanham a posição do Sol não são novidade, mas é igualmente bem sabido que o custo dos mecanismos de ajuste de posição inviabiliza economicamente seu uso em larga escala.

A solução pode estar em células solares que sejam elas próprias capazes de acompanhar o Sol.

Inspirado na arte do kirigami, uma técnica japonesa de recorte de papel para montar objetos 3D, Aaron Lamoureux criou células solares que capturam luz ao longo de todo um paralelo - uma linha ao longo de um hemisfério.

"O design pega o que um grande painel solar com sistema de rastreamento faz e condensa o mecanismo em algo que é essencialmente plano," explica Lamoureux, atualmente na Universidade de Michigan, nos EUA.

Do ponto de vista do painel solar, nada muda, e ele continua essencialmente plano. Internamente, porém, as células solares são desdobradas em minúsculos segmentos, de tal forma que uma parte delas estará sempre voltada para o Sol.

30% a mais de energia

O princípio é simples: do ponto de vista do Sol, quando um painel solar está em ângulo ele parece menor. Com um design que se inclina e espalha quando os raios solares estão chegando ao painel em ângulo, a área efetiva que absorve a luz é ampliada.

As tiras recortadas, contendo as células solares, curvam-se em proporção ao esticamento com uma precisão de cerca de um grau. Cantos e recortes arredondados cuidam para que o estresse não seja forte o suficiente para rompê-las.

O sistema obtém um ganho de 36% em relação a um painel solar estacionário, o que é muito próximo dos 40% obtidos com o mecanismo tradicional de rastreamento do Sol - mas sem os seus custos, que podem chegar a 12% do total de uma fazenda solar.

A equipe agora está procurando parceiros na indústria para tentar colocar as células solares de kirigami no mercado.

Bibliografia:
Dynamic kirigami structures for integrated solar tracking
Aaron Lamoureux, Kyusang Lee, Matthew Shlian, Stephen R. Forrest, Max Shtein
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 8092
DOI: 10.1038/ncomms9092

Computador quântico pode fazer cálculos em qualquer ordem

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/08/2015

A superposição quântica funciona não apenas para os dados nos qubits, mas também para as portas lógicas inteiras. [Imagem: Philip Walther Group/University of Vienna]

Sem parênteses

Físicos austríacos demonstraram que os cálculos feitos por umcomputador quântico não precisam ocorrer em uma ordem predefinida para darem os resultados corretos.

Isso aumenta a expectativa da velocidade de processamento que poderá ser obtida com esses computadores futurísticos, uma vez que, até agora, se acreditava que o ganho de velocidade viria sobretudo da possibilidade de múltiplos cálculos simultâneos.

Lorenzo Procopio e seus colegas da Universidade de Viena demonstraram que esses "cálculos desordenados" permitem executar uma operação de forma mais eficiente do que ocorre em um processador quântico tradicional, em que as operações são executadas na forma sequencial tradicional.

Portas quânticas

No projeto tradicional de um processador quântico, as portas lógicas devem ser encadeadas de uma forma específica. O problema é que é difícil construir uma quantidade delas grande o suficiente para realizar cálculos práticos.

O que Procopio se deu conta é que o fenômeno quântico da superposição, em que dois qubits podem ter dois dados simultaneamente, não precisa se limitar aos bits quânticos - é possível criar uma superposição de portas quânticas, o aparato inteiro necessário para fazer o cálculo.

Isto significa que as portas quânticas superpostas podem executar suas operações lógicas em todas as possíveis ordens ao mesmo tempo.

E a melhor notícia é que o número total de portas necessárias para um determinado cálculo é menor do que quando a execução segue a sequência predeterminada.

Superposição de cálculos

Em uma superposição de portas quânticas, é impossível - mesmo em princípio - saber se uma operação ocorreu antes ou depois de outra operação. Isso significa que duas portas lógicas quânticas A e B podem ser acionadas nas duas ordens ao mesmo tempo.

Em outras palavras, a porta A opera antes da porta B, e a porta B calcula antes da porta A. Os resultados experimentais confirmam que é impossível determinar qual delas operou primeiro. Mas o resultado sai correto.

• Fim da causalidade: eventos quânticos independem do espaço e do tempo

"Na verdade, fomos capazes de executar um algoritmo quântico para caracterizar as portas de forma mais eficiente do que qualquer algoritmo anteriormente conhecido," disse Procopio.

A partir de uma única medição do qubit - um fóton - a equipe detectou uma propriedade específica das duas portas quânticas, confirmando assim que elas funcionaram em ambas as ordens de uma só vez. À medida que mais portas são adicionadas ao circuito, o novo método torna-se ainda mais eficiente em comparação com técnicas anteriores.

Bibliografia:
Experimental Superposition of Orders of Quantum Gates
Lorenzo M. Procopio, Amir Moqanaki, Mateus Araújo, Fabio Costa, Irati Alonso Calafell, Emma G. Dowd, Deny R. Hamel, Lee A. Rozema, Caslav Brukner, Philip Walther
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 791
DOI: 10.1038/ncomms8913

Como funciona o download de energia pelo celular?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/06/2015

O conceito de uma antena para capturar energia das ondas eletromagnéticas também pode funcionar para a luz.[Imagem: Moddel et al.]

Colheita de energia

Há poucos dias, o anúncio de uma tecnologia que permitirá quecelulares façam download de energia do ar chamou a atenção da imprensa.

Mas como essa tecnologia funciona? Sobretudo, como os aparelhos podem funcionar se a energia que eles emitem for capturada de volta para recarregar a bateria?

Na verdade, a ideia de converter sinais de rádio em energia é tão antiga quanto a eletricidade comercial.

Nikola Tesla ficou famoso por suas tentativas de transmitir eletricidade pelo ar, uma ideia que está renascendo através de técnicas conhecidas comoWitricity - uma "eletricidade sem fios".

Mas é mais simples tentar reaproveitar as ondas eletromagnéticas que já nos cercam porque as ondas de rádio são apenas uma forma de corrente alternada de frequência muito alta.

Além disso, elas já estão sendo transmitidas e, em grande parte, desperdiçadas, já que apenas uma pequena porção delas atinge um aparelho projetado para captá-las.

Recaptura de energia

Sendo apenas corrente alternada, a captura de energia do ar precisa apenas de uma antena adequada, que capte a energia das ondas de rádio presentes no ambiente, e aparelhos que as transformem na corrente contínua que alimenta os aparelhos eletrônicos ou recarrega as baterias - os carregadores de baterias, aquelas pequenas caixas que você espeta na tomada, são retificadores, ou seja, conversores da corrente alternada em corrente contínua, e transformadores, para baixar a tensão para a quantidade de volts adequada para cada aparelho.

A quantidade de eletricidade capturada desta forma não é grande, mas a miniaturização dos aparelhos e seu menor consumo de energia está tornando essa chamada "colheita de energia" uma opção interessante.

Por exemplo, o anúncio mais recente sobre o "download de eletricidade" consegue economizar até 30% da bateria de um celular. Ocorre que ele não se baseia na captura da energia desperdiçada e espalhada pelo ambiente, mas da energia dissipada na transmissão do próprio aparelho.

O truque consiste em capturar o sinal de rádio em uma intensidade que não seja suficiente para degradar a qualidade das transmissões de dados ou voz. A produtividade da técnica é razoável porque os telefones celulares transmitem em todas as direções ao mesmo tempo - esta é a forma mais rápida para um aparelho portátil alcançar a torre de celular ou o roteador Wi-Fi mais próximo.

A técnica só funcionará, portanto, quando o celular estiver transmitindo - quando você estiver falando ao telefone, enviando e-mails, arquivos ou mensagens de texto. Se você estiver apenas jogando offline, sua bateria continuará sendo drenada como de costume.

Antenas especiais

Técnicas baseadas em metamateriais, sobretudo com antenas capazes de capturar várias frequências de ondas de rádio, prometem estender essa técnica para outros usos, recarregando continuamente baterias e pilhas usadas em outros aparelhos.

Um sistema de reciclagem de energia demonstrado recentemente, baseado emmetamateriais, já consegue produzir 7,3 volts, mais do que a tensão dos carregadores USB.

Como a luz também é uma onda eletromagnética, o princípio está sendo aplicado igualmente a células solares, que, dotadas de antenas próprias, tornam-se capazes de capturar uma porção maior do espectro eletromagnético:

• Rectena: nova célula solar captura luz por antenas