Future Grid Revoluciona IoT: Energy Harvesting Elimina Baterias e Alimenta Sensores com Energia do Ambiente
Em um avanço promissor para a Internet das Coisas (IoT), o Future Grid, Centro de Competência do Lactec credenciado pela Embrapii, demonstrou a viabilidade técnica do Energy Harvesting. Essa tecnologia inovadora promete resolver um dos maiores desafios da IoT: a dependência de baterias. A pesquisa comprova que é possível alimentar sensores utilizando energias disponíveis no próprio ambiente, como vibrações, calor e campos elétricos.
A iniciativa, liderada por Luciano Carstens, gerente sênior do Future Grid, integra a estratégia de desenvolvimento de tecnologias para redes elétricas inteligentes. O projeto coordenado pelo pesquisador Patryk Fonseca, do Lactec, obteve resultados significativos em laboratório, convertendo energias ambientais em eletricidade suficiente para operar dispositivos de baixíssimo consumo.
“Esse projeto visa atender a demanda energética do futuro. Em nível de laboratório, já energizamos sensores que fazem comunicação sem fio. O Energy Harvesting é possível, é viável, é factível”, afirma Patryk Fonseca, que coordena os projetos na área. Conforme informação divulgada pelo Lactec, a tecnologia surge como resposta a um desafio crescente: inumeráveis sensores espalhados em redes elétricas, processos industriais, agronegócio e estruturas urbanas dependem exclusivamente de baterias para funcionar. A manutenção desses dispositivos representa um custo significativo para as empresas, envolvendo deslocamento de equipes, custos operacionais e logística de troca.
A Solução para o Desafio das Baterias na IoT
O Energy Harvesting surge como uma resposta direta à necessidade de reduzir ou eliminar a troca constante de baterias em dispositivos IoT. A pesquisa do Future Grid, coordenada por Patryk Fonseca, comprovou que é possível capturar energias presentes no ambiente, como vibrações mecânicas, calor residual de equipamentos e campos elétricos ao redor de cabos de transmissão. Essas energias são então convertidas em eletricidade para alimentar sensores.
“Já presenciei situações em empresas com mais de 2 mil ativos espalhados em um estado. Se gastava até um mês para fazer a troca de baterias de uma região. Não é apenas o custo da bateria, mas o deslocamento da equipe e o tempo de operação comprometido”, relembra o pesquisador. A tecnologia permite, inicialmente, reduzir a frequência de trocas e, a longo prazo, eliminar completamente o uso de baterias, tornando a operação mais eficiente e sustentável.
Campo Elétrico: O Mais Promissor para Redes Inteligentes
Dentre as fontes de energia exploradas, o campo elétrico se destaca como a mais promissora para aplicações em redes elétricas inteligentes (Smart Grid). A captação de energia do campo elétrico ao redor de linhas de transmissão e distribuição é tecnicamente simples e de baixo custo, diferentemente de outras formas de captura que podem exigir transdutores mais sofisticados.
“O fenômeno físico da captura e conversão do campo elétrico é factível. O grande desafio está no condicionamento dessa energia, na parte eletrônica. Dentre as três frentes estudadas, o campo elétrico é o mais promissor no contexto de Smart Grids”, explica a pesquisadora Natalia Menezes, que integra o grupo de estudos de Energy Harvesting. Essa característica torna a tecnologia particularmente atraente para o setor elétrico.
Armazenamento Temporário e Protocolos de Baixo Consumo
Apesar de poder eliminar o uso de baterias, a intermitência das fontes de energia captadas exige um mecanismo de armazenamento temporário. A solução encontrada pelos pesquisadores são os supercapacitores, componentes com alta capacidade de armazenamento e maior vida útil que as baterias convencionais.
Para garantir a comunicação eficiente com consumo reduzido, os projetos utilizam protocolos de rede mesh como o Wi-SUN. Outras opções como Bluetooth, Zigbee e LoRa também são adequadas para dispositivos de baixíssimo consumo energético, operando na faixa de microwatts a miliwatts. “É importante ressaltar que não estamos falando de geração de energia em grande escala, como megawatts ou gigawatts. É um reaproveitamento de pequenas quantidades de energia que, em geral, seriam desperdiçadas, mas, se bem gerenciadas, são suficientes para alimentar sensores IoT”, esclarece o coordenador.
Impactos e Próximos Passos do Energy Harvesting
Os avanços do projeto renderam publicações científicas, depósitos de patentes e um pedido de patente de invenção. Os três projetos, com conclusão prevista para maio deste ano, visam validar o conceito de Energy Harvesting em ambiente laboratorial. O Future Grid atua em níveis de maturidade tecnológica mais baixos, focando na prova de conceito e validação de princípios básicos.
“Nosso papel é trabalhar os fundamentos, entender se é possível extrair energia disponível no ambiente e alimentar um dispositivo. Comprovado o conceito, disponibilizamos esses resultados para que as empresas associadas possam elevar a tecnologia através de outros modelos de desenvolvimento de projetos”, explica Patryk Fonseca. Segundo Luciano Carstens, a iniciativa demonstra a maturidade do ecossistema de inovação brasileiro em redes inteligentes.
A tecnologia abre caminho para uma nova geração de dispositivos conectados, escalando o sensoriamento de informações que hoje não são monitoradas. “Imagine, o cidadão do futuro, talvez não precise mais carregar seu celular, pois este irá utilizar as ondas de rádio presentes nas cidades para carregar sua bateria, ou ainda, poderá ter roupas inteligentes que utilizam o diferencial de temperatura do corpo com o ambiente para se auto energizar”, projeta Patryk Fonseca.
Do ponto de vista ambiental, a redução no uso de baterias significa “menos extração de recursos, menor volume de produção e descarte – uma contribuição relevante em um cenário de crescentes preocupações com resíduos eletrônicos e mudanças climáticas”, assinala a pesquisadora Natalia Menezes. O Future Grid busca empresas interessadas em converter essa base tecnológica em produtos comerciais e estruturar novos projetos cooperativos, integrando múltiplas fontes de captura de energia para aumentar a confiabilidade e disponibilidade energética de dispositivos futuros.
