Eletricidade sem fios. Rumo a um novo mundo de eletricidade sem fio

No final do século 19, a descoberta de que a eletricidade poderia ser usada para fazer brilhar uma lâmpada causou uma explosão de pesquisas destinadas a encontrar a melhor maneira de transmitir eletricidade.

À frente da corrida estava o famoso físico e inventor Nikola Tesla, que desenvolveu um projeto grandioso. Incapaz de acreditar na realidade de criar uma rede colossal de fios cobrindo todas as cidades, ruas, prédios e salas, Tesla chegou à conclusão de que o único método de transmissão viável é a tecnologia sem fio. Ele projetou uma torre com cerca de 57 metros de altura, que deveria transmitir energia a uma distância de muitos quilômetros, e até começou a construí-la em Long Island. Uma série de experimentos foi realizada, mas a falta de dinheiro não permitiu a conclusão da torre. A idéia de transmitir energia por via aérea se espalhou assim que a indústria conseguiu desenvolver e implementar uma infraestrutura com fio.

E agora, há alguns anos, a professora associada do Departamento de Física do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), Marin Soljačić, foi despertada de um sonho doce pelos gritos insistentes de um telefone celular. "O telefone não parou, exigindo que eu o carregasse", diz Soljacic. Cansado e não quer se levantar, ele começou a sonhar que o telefone, estando em casa, começou a cobrar por conta própria.
Soljacic começou a pesquisar maneiras de transferir energia sem fios. Ele abandonou projetos de transmissão de energia de longo alcance, como o projeto Tesla, e se concentrou em métodos de transmissão de energia de curto alcance que permitiriam carregar ou até ligar dispositivos portáteis - telefones celulares, PDAs, laptops.
A princípio, ele considerou a possibilidade de usar ondas de rádio que transmitem informações de maneira tão eficiente à distância, mas descobriu que nesse caso a maior parte da energia seria dissipada no espaço. O uso de um laser exigia que a fonte de energia e o dispositivo recarregável estivessem no campo de visão um do outro, sem obstáculos entre eles. Além disso, esse método estava repleto de danos a objetos presos na linha de transmissão. Portanto, Soljacic começou a procurar um método de transmissão que fosse ao mesmo tempo eficaz, ou seja, capaz de transmitir energia sem dispersá-la e seguro.
No final, ele se estabeleceu no fenômeno do acoplamento de ressonância, quando dois objetos sintonizados na mesma frequência trocam intensamente energia entre si, enquanto apenas interagem fracamente com outros objetos. Uma ilustração clássica desse efeito é a experiência com vários copos cheios de vinho, cada um em um nível diferente do resto. Como resultado, para cada copo, há uma frequência única de som que causa vibração. Se um cantor toma nota da freqüência apropriada, um dos óculos pode receber uma dose de energia acústica que desmorona, enquanto os demais permanecem intactos.
Soljacic percebeu que a ressonância magnética é uma maneira promissora de transferir eletricidade. O campo magnético se espalha livremente no espaço e, nas frequências certas, é inofensivo para os seres vivos. Trabalhando em conjunto com os professores de física do MIT John Joannopoulos e Peter Fisher e três alunos, ele desenvolveu um dispositivo simples que acendia uma lâmpada de 60 watts sem fio.
O dispositivo consistia em duas bobinas de cobre ajustadas por ressonância suspensas no teto a uma distância de cerca de dois metros. Uma bobina foi conectada a uma fonte CA e criou um campo magnético. Uma segunda bobina sintonizada na mesma frequência e conectada à lâmpada, ressoando em um campo magnético, gerou uma corrente acendendo a lâmpada. O dispositivo funcionou mesmo quando uma parede fina foi colocada entre as bobinas.

Vale ressaltar que a instalação nem exige uma linha direta de visão entre o receptor e o transmissor. Como um experimento, folhas de papelão e ferro foram colocadas entre eles, mas isso não afetou o suprimento de corrente.
O mais eficaz dos dispositivos criados por esse momento consiste em bobinas de cobre de 60 centímetros e um campo magnético com uma frequência de 10 megahertz. Permite transmitir energia a uma distância de dois metros com 50% de eficiência. Estão sendo realizadas pesquisas com prata e outros materiais para reduzir o tamanho das bobinas e aumentar a eficiência. A Soldacic espera alcançar uma eficiência de transmissão de 70 a 80%.

Físicos de Massachusetts explicam que o princípio da instalação é baseado no mecanismo de ressonância, ou seja, um fenômeno que causa vibrações em um objeto quando ele é exposto à energia de uma determinada frequência. No entanto, quando dois objetos têm índices de ressonância iguais, eles podem trocar energia e de maneira alguma afetar os objetos ao redor.

Na natureza, existem muitos exemplos de ressonância. O exemplo mais famoso de ressonância é quando vários copos de vidro idênticos são preenchidos com diferentes quantidades de água; se cada copo é batido com uma colher de metal, cada copo produz um som único.

Em vez de ressonância acústica, os físicos usavam ressonância de frequência de ondas eletromagnéticas no WiTricity. Na instalação, ambas as bobinas ressoam na faixa de frequência de 10 MHz e trocam eletricidade e quanto maior a interação entre os elementos, mais corrente chega ao receptor. Além disso, quanto menor a faixa de ressonância, maior o alcance de comprimento de onda obtido e maior a distância entre o receptor e o transmissor.

Outro fator importante é que essa configuração não traz danos à saúde humana, pois opera em baixas frequências principalmente no espectro magnético.

"Até onde sabemos, os organismos humanos não reagem à interação magnética. Se sua frequência fosse perceptível, por exemplo, 2 GHz, você obteria o efeito de um forno de microondas e esse seria um efeito completamente diferente", diz um dos desenvolvedores da instalação, Marine Soladzic.

Atualmente, estão sendo investigadas várias outras maneiras de recarregar as baterias sem fio. Startups como Powercast, Fulton Innovation e WildCharge começaram a comercializar adaptadores que recarregam sem fio telefones celulares, MP3 players e outros dispositivos em casa ou no carro. Mas a abordagem de Soljacic é diferente, pois permite o carregamento automático de dispositivos assim que eles entram no campo de ação de um transmissor sem fio.
O trabalho do grupo Soljacic atraiu a atenção de empresas que fabricam dispositivos eletrônicos, bem como da indústria automotiva. A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Defesa dos EUA, que esperava obter a tecnologia de recarga automática de bateria sem fio. No entanto, Soldjacic prefere não se espalhar sobre a possível aplicação industrial de sua tecnologia.
Existem tantas aplicações em potencial no mundo movido a bateria de hoje em que nossa tecnologia pode ser usada ", diz ele." É um método muito poderoso ".