Embora o Wi-Fi e o Bluetooth tenham transformado as redes em redes wireless, ainda temos o problema da transmissão de energia. Seu notebook pode ficar conectado à rede wireless da sua casa continuamente, mas você ainda precisa ligá-lo na tomada a cada duas ou três horas para recarregar as baterias.
Existem tecnologias experimentais para a transmissão de energia sem o uso de fios a curtas distâncias, que podem vir a eliminar essa necessidade nos próximos anos. Uma delas, mais convencional, é baseada no uso de indução para carregar as baterias de dispositivos de baixo consumo, como celulares e palmtops. Um módulo receptor é instalado dentro do aparelho, permitindo que ele seja carregado simplesmente por ser deixado sobre uma base.
Essa tecnologia é comercializada pela SplashPower (splashpower.com) e é relativamente barata, de forma que pode vir a ser utilizada em um certo número de aparelhos a partir dos próximos anos. Entretanto, a funcionalidade é limitada, já que o aparelho precisa ficar sobre a base por algumas horas para ser carregado o que, na prática, não é muito diferente de usar um cradle, como no caso dos Palms.
A segunda tecnologia, mais esotérica, é baseada no uso de ressonância, utilizando o mesmo princípio que faz com que objetos vibrem ao receberem ondas em uma determinada freqüência. A idéia é utilizar duas bobinas de cobre, desenvolvidas para ressoarem à mesma freqüência. Dessa forma, é possível transmitir energia de uma bobina para a outra de forma relativamente eficiente, já que a energia é canalizada diretamente para a segunda bobina, ao invés de ser irradiada em todas as direções.
Esta tecnologia foi demostrada em junho de 2007 por pesquisadores do MIT, que utilizaram duas bobinas para transmitir energia suficiente para acender uma lâmpada de 60 watts a uma distância de 2 metros (https://web.mit.edu/isn/newsandevents/wireless_power.html):
Foto da equipe do MIT, entre as duas bobinas usadas no experimento
Teoricamente, seria possível transmitir energia a distâncias de até 5 metros, o que seria suficiente para que um notebook pudesse ficar continuamente ligado e recarregar as baterias enquanto estivesse dentro da mesma sala que o carregador. O problema é que atualmente as bobinas ainda são muito grandes e pesadas e a eficiência é baixa. Na demonstração, foram utilizadas boninas com 60 centímetros de diâmetro e a eficiência da transmissão foi de apenas 40% (ou seja, o sistema consumia 150 watts para transmitir 60 watts para a lâmpada). Ainda existe um longo caminho a percorrer até que sejam desenvolvidas bobinas pequenas e leves o suficiente a ponto de poderem ser usadas em um notebook.
Uma versão aprimorada dessa mesma tecnologia foi demonstrada pela Intel em agosto de 2008, durante uma apresentação no IDF. O sistema da Intel é capaz de transmitir 60 watts de energia a uma distância de 61 centímetros com uma eficiência de 75% (ou seja, o transmissor consome 80 watts para transmitir 60, o que é uma eficiência similar à maioria das fontes de alimentação usadas em PCs). Assim como o projeto demonstrado pela equipe do MIT, o sistema é relativamente simples, baseado no uso de duas bobinas de fios de cobre. O segredo não está em nenhum circuito eletrônico revolucionário, mas sim no formato e na composição das bobinas. Esta foto da equipe do Anandtech mostra o sistema:
Como pode ver, são usadas duas bobinas, uma maior, que transmite energia e outra menor que a recebe, enviando a corrente diretamente para uma lâmpada de 60 watts.
As bobinas ainda são grandes demais para serem usadas em portáteis, mas é provável que logo apareçam com uma versão reduzida do sistema que possa ser integrada em telas de notebooks e no corpo de aparelhos celulares. Note que embora grandes, mas bobinas são planas e feitas com fios relativamente finos, uma estrutura que lembra a de uma antena. Não seria difícil de imaginar que uma versão que transmitisse apenas 200 ou 300 miliwatts (suficientes para manter um smartphone funcionando) poderia ser bem pequena.
De qualquer forma, estas duas tecnologias são destinadas a substituírem os carregadores e eliminar a necessidade do uso de fios e não substituir as baterias, cujo uso só tende a aumentar. Elas (as baterias 🙂 são tão onipresentes que seria difícil imaginar como seria o mundo sem elas.
Infelizmente, não existe nenhuma lei de Moore para baterias: elas não dobram de capacidade a cada 18 meses como os processadores. Os avanços na área das baterias são muito mais lentos e incrementais, de forma que qualquer nova tecnologia é comemorada.
Tudo começa com as baterias de chumbo ácido (lead acid), que são compostas por um conjunto de placas de chumbo e placas de dióxido de chumbo, mergulhadas numa solução de ácido sulfúrico e água. Dentro da bateria ocorre uma reação controlada, onde o ácido sulfúrico lentamente corrói as placas de chumbo, gerando sulfato de chumbo, água e elétrons livres como subproduto. É daí que surge a eletricidade fornecida pela bateria.
Quando a bateria é carregada, os elétrons são devolvidos, fazendo com que o sulfato de chumbo e a água transformem-se novamente em chumbo e ácido sulfúrico, devolvendo a bateria a seu estado original. Este é o tipo menos eficiente de bateria, com a pior relação peso/energia, mas em compensação é a tecnologia mais barata, já que o chumbo é um dos metais mais baratos e o processo de fabricação é simples. Outro ponto positivo é que elas são bastante duráveis e não possuem efeito memória, resistindo a um número muito grande de ciclos de carga e descarga. O uso mais comuns para elas são os carros e outros veículos, mas mesmo dentro da área de informática elas são muito usadas nos nobreaks e em outros dispositivos onde o peso não é um grande problema. Neste caso, temos sempre baterias seladas, que não precisam de manutenção.
Por estranho que possa parecer, baterias de chumbo ácido chegaram a ser utilizadas nos primeiros notebooks. Na época, “portátil” era qualquer coisa com menos de 12 kg, de forma que o peso da bateria de chumbo ácido entrava no orçamento. Um dos últimos desta safra foi o Mac Portable, lançado pela Apple em 1990. Ele pesava 7 kg, mas em compensação tinha até 10 horas de autonomia:
Em seguida temos as Ni-Cad, ficam no meio do caminho entre a alta densidade energética das baterias Li-ion e a ineficiência das baterias de chumbo ácido. Por serem relativamente baratas, elas foram utilizadas em todo tipo de notebooks e aparelhos portáteis em geral ao longo da década de 1990.
A principal característica das baterias Ni-Cad é o temível efeito memória, que ocorre quando a bateria recebe uma seqüência de cargas parciais. A bateria passa a armazenar cada vez menos energia, até que é virtualmente inutilizada.
Isso acontece porque as baterias Ni-Cad são compostas por cristais microscópicos, desenvolvidos para proporcionar uma maior área de contato. Depois de algumas cargas parciais, os cristais começam a se juntar, formando cristais maiores. Quanto maiores os cristais, menor é a área de contato e menos energia a bateria é capaz de armazenar.
As próximas da lista são as Ni-MH. Elas utilizam o níquel como matéria prima básica, mas o cádmio é substituído por uma liga de metais não tóxicos, amenizando a questão ambiental. Elas possuem uma densidade energética cerca de 40% superior à das baterias Ni-Cad.
Outra vantagem é que elas são menos suscetíveis ao efeito memória. Realizar um ciclo completo de carga e descarga é normalmente suficiente para reverter os danos causados por algumas recargas parciais. Por outro lado, as baterias Ni-MH são um pouco mais caras de se produzir e suportam menos ciclos de recarga.
Originalmente, as baterias Ni-MH também demoravam mais para carregar, até o dobro do tempo que as baterias Ni-Cad. Com o tempo, os fabricantes passaram a desenvolver carregadores rápidos “inteligentes”, que interrompem a recarga quando a bateria atinge seu limite, evitando danos.
Embora as Ni-Cad tenham entrado em desuso, sobrevivendo apenas em alguns nichos, as Ni-MH ainda são as mais utilizadas em pilhas recarregáveis, baterias para telefones sem fio e outras áreas “menos nobres”.
Nos notebooks, palmtops e celulares, elas foram quase que completamente substituídas pelas Li-ion e Li-poli, que são a tecnologia usada atualmente.
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