Carregadores de bateria por indução já estão no mercado para alguns tipos de aparelhos, mas sua viabilidade em outros dispositivos parece promissora ou necessária. Conheça um pouco dessa tecnologia sonhada por Tesla e outros mil fabricantes e usuários de produtos eletrônicos.
Nota: o artigo é de 2010
Tendo a humanidade descoberto os benefícios da energia elétrica, todos os aparelhos criados dependem da conexão com as usinas geradoras de energia, ou seja, com a tomada. Com o aprimoramento das pilhas e baterias foi possível tornar os aparelhos móveis, mesmo que por um intervalo de tempo. Isso não é novidade, principalmente para aqueles que nasceram numa época em que as pilhas já existiam.
Pensar num mundo sem fios é muito bom, mas como carregar a bateria de um celular sem conectarmos a fonte? Diversos cientistas contribuíram para que esta tecnologia fosse viável nos dias atuais, onde temos diversos aparelhos que se utilizam deste recurso. O próprio Nichola Tesla buscava uma forma de transferir energia pelo ar, o que serviu de base para as antenas transmissora.
Os carregadores wireless podem carregar baterias por aproximação, e quanto menor a distância maior o rendimento.
Podemos imaginar a seguinte cena: você chega ao seu local de trabalho e coloca o seu celular sob a mesa e ele começará a carregar a bateria, isso porque o carregador está embaixo da mesa. Como o sistema de transmissão de energia se dá através da indução, é possível colocar mais de um aparelho para carregar ao mesmo tempo.
A lógica do sistema é bem simples: temos uma bobina que recebe a carga elétrica e gera o campo magnético induzindo outra bobina, só que está no aparelho que contém a bateria a ser carregada, veja na figura 1 uma representação básica da tecnologia.
Esta bobina, que se encontra no aparelho que irá converter a indução em energia, é menor que a bobina que gera o campo, porém como é possível ver no gráfico da figura 2, quanto mais próximo o diâmetro da bobina 1 estiver da bobina 2, melhor será o aproveitamento da carga, e, portanto, quanto maior a diferença entre o diâmetro da bobina 1 da bobina 2, menor a eficiência (rendimento).
Neste mesmo gráfico temos a queda da eficiência referente à distância entre as bobinas, veja que a área de eficiência plena é bem curta. Quanto melhor o material empregado nas bobinas, melhor será a eficiência e menor será o consumo. Um outro fator que interfere na eficiência da indução é o grau de inclinação em que as bobinas se encontram uma da outra, quanto mais paralelas estão maior é a eficiência.
No gráfico da figura 3 podemos observar a perda da qualidade do fluxo magnético que a bobina receptora capta em relação à posição da bobina transmissora, tanto em distância com o em deslocamento lateral.
Carregadores sem fio X Carregadores com fio
O melhor condutor de energia ainda é o fio de cobre, e mesmo que outros elementos sejam melhores condutores, o cobre é o mais viável economicamente. Porém, se levarmos em conta que um carregador que está em standby sem a carga, tem um consumo estimado de 0,12 W, ao carregarmos a bateria por 1 hora teremos um consumo de 2,8 Wh. Se deixarmos o carregador ligado 23 horas com um consumo de 0,12 W teremos uma média de 2,8 Wh. Se considerarmos que um carregador wireless tenha a mesma eficiência, seu rendimento valerá a pena se tivermos 2 aparelhos sendo carregados.
Os carregadores sem fio são aplicados aos produtos que não podem ter contatos externos, os quais podem dar choques ou oxidar-se, tais como escovas de dente elétricas, lanternas ou aparelhos de mergulhadores, ou aparelhos com contatos com fluidos corpóreos.
Os efeitos sobre a saúde
Para todo invento existem algumas normas, e para este não poderia estar de fora pelo motivo de estarmos induzindo a uma certa frequência um campo magnético e, assim como os aparelhos celulares, devem passar por uma bateria de testes para ver se atende as normas mundiais de saúde. Baseando-se nos estudos e normas do ICNIRP (International Commision on Non_Ionizing Ra-diation Protection), a densidade da corrente enviada deve estar dentro da norma para não prejudicar o usuário.
Na figura 4 temos um gráfico que mostra as taxas de absorção de watts por kg em relação a frequência e densidade da corrente. Sem estas restrições poderíamos criar um enorme transmissor de energia para alimentar qualquer aparelho numa sala, por exemplo, mas isso seria prejudicial à saúde das pessoas que ficassem dentro desta área.
Blindagem
Como o campo magnético criado pelo transmissor não se limita à indução do receptor e, sim, a partes metálicas adjacentes a ele, uma blindagem é importante para esta transmissão de energia. Outro evento indesejado seria a interferência com outros aparelhos e o aquecimento das baterias.
Para proteger um sistema das baixas frequências temos a utilização de materiais permeáveis que desviam o fluxo magnético, e das altas frequências com a geração de um fluxo inverso. Como o fluxo tende a encontrar o material que oferece menor resistência ferromagnética, o campo magnético que é emitido acaba desviando-se. Para obter este efeito o ferrite tem que ser bem grosso, porque senão a fuga será grande, conforme é possível observar na figura 5.
Uma alternativa para evitar as fugas é adicionar uma faixa de cobre junto ao ferrite. Desse modo a faixa de cobre neutraliza o efeito de fuga do ferrite, conforme pode ser visto na figura 6.
Conclusão
Se pensarmos em termos de eficiência energética, daremos créditos aos carregadores com fio, mas devemos lembrar de outros fatores que não levamos em consideração como, por exemplo, o fato de termos apenas um carregador de bateria sem fio para diversos tipos de aparelhos, uma vez que temos apenas um carregador de bateria e não é necessário dispensar recursos para a fabricação de diversos carregadores, isso envolvendo recursos naturais e energia para a fabricação, bem como o transporte destes para os pontos de vendas, e na ponta final do processo o lixo tecnológico gerado pelas trocas de tecnologias. Outro fator seria a durabilidade do carregador, pois enrolar o fio quando não for utilizado e desenrolar quando for usar, quebra os finos fios de cobre, tendo que inutilizar todo o carregador.
A necessidade de melhorias força a busca por novas tecnologia, porém os fatores humanos e financeiros os viabilizam ou condenam. Os carregadores por indução consistem numa necessidade para um mundo sem fios, mas muito ainda temos que fazer para alcançar a melhor eficiência e o menor impacto na saúde e no meio ambiente.
