Redes de telefone 5G podem fornecer energia, além de comunicações

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Isso ajudaria a implantar a Internet das Coisas

Fonte: The Economist

A IDÉIA por trás da Internet das Coisas (IoT) é que o mundo seria um lugar melhor se todos os tipos de objetos que atualmente não são computadorizados se tornassem assim. As pontes dotadas de microchips podem relatar quando precisavam de manutenção. Bilhões de minúsculos computadores fixados em edifícios podem monitorar a qualidade do ar e os padrões de tráfego. Espalhados pelos campos, esses computadores podem analisar os nutrientes e a água do solo. Arm, um designer com base na Grã-Bretanha do tipo de chips de baixo consumo de que a IoT vai precisar, calcula que pode haver um trilhão de aparelhos conectados no mundo em 2035 ¬¬— mais de 100 para cada pessoa no planeta.

Isso levanta a questão de como alimentá-los. A substituição regular de um trilhão de baterias seria inconveniente, para dizer o mínimo. Os pesquisadores construíram chips que absorvem energia da luz, calor ou vibração. Mas essas fontes produzem apenas uma pequena quantidade de energia e geralmente são usadas para complementar a bateria, em vez de substituí-la.

Em artigo publicado na Scientific Reports, Aline Eid e seus colegas do Georgia Institute of Technology, em Atlanta, propõem uma ideia melhor. Usando um kit inteligente chamado lente Rotman, eles projetaram uma antena pequena e flexível destinada a coletar energia elétrica dos sinais emitidos pelos chamados antenas de telefones celulares de 5ª geração (5G). A esperança é que as redes de telefonia móvel possam funcionar em dobro como uma rede elétrica sem fio onipresente.

Como as lentes de vidro mais familiares usadas em câmeras e óculos, as lentes Rotman, que foram inventadas em 1963, focam e redirecionam a radiação eletromagnética. Elas são comumente usadas para produzir feixes de radar "direcionáveis" que podem ser enviados em diferentes direções sem exigir que o emissor seja gerado fisicamente. "A maioria das pessoas usa lentes Rotman no modo de transmissão", diz o Dr. Eid. "Decidimos inverter esse conceito e usá-los no modo de recepção."

Sua lente permite que a antena colete radiação eletromagnética de todas as direções, eliminando a necessidade de alinhá-la com um transmissor distante e permitindo que funcione em ambientes urbanos desordenados nos quais as ondas se espalham de maneira imprevisível. Isso melhora drasticamente a quantidade de energia colhida.

E o 5G também oferece mais potência em primeiro lugar. O padrão no qual se baseia cobre as comunicações em uma ampla faixa de frequências. A faixa entre cerca de 24 GHz e 100 GHz, conhecida como banda de ondas milimétricas, é pouco utilizada. Com pouco risco de interferência com outros dispositivos, muitos reguladores ficam felizes em permitir que os mastros projetados para usar essas frequências transmitam em uma potência mais alta do que as gerações anteriores do kit.

O resultado, diz a equipe, é que sua antena deve ser capaz de coletar quantidades úteis de energia, mesmo em longo alcance. Alimentar seu trabalho com modelos de computador usados pela indústria de telefonia móvel sugere que ela deve ser capaz de colher cerca de seis microwatts de energia a uma distância de 180 metros de um mastro. Isso é o suficiente para permitir que o tipo de chip simples e de baixo consumo que formará a IoT faça um trabalho útil. Jimmy Hester, outro dos autores do artigo, aponta que 180 metros é aproximadamente o tamanho de uma célula de rede 5G, o que significa que - em uma cidade, pelo menos — nenhum dispositivo provavelmente estará muito mais longe do que um transmissor.

O fato de a antena ser flexível ajuda. O protótipo de laboratório da equipe é do tamanho de uma carta de baralho. Mas se o espaço é escasso, ele pode ser dobrado ao meio, diz o Dr. Eid, com pouco impacto no desempenho. Se mais energia for necessária, uma antena maior pode ser usada. Um chip de baixo consumo pode ser capaz de se safar com um menor. As antenas são fabricadas imprimindo os componentes eletrônicos diretamente em um substrato flexível, o que significa que são baratas e rápidas de produzir.

Se puder ser feito para funcionar no mundo real, tal sistema pode oferecer mais do que mera conveniência. Arm aponta que encaixar cada um dos trilhões de dispositivos que prevê com uma bateria de botão (o tipo encontrado em relógios) exigiria três vezes mais lítio do que o mundo produz atualmente em um ano. Muito melhor simplesmente puxar a energia do ar.

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