A conectividade sem fios facilitou a utilização de determinados itens em mais lugares. As câmaras de segurança, que antes estavam ligadas através de redes com fios, são agora sem fios, o que permitiu a sua instalação em muito mais locais. Todo o setor de rastreamento de ativos e recolha de dados de movimentação seria completamente impossível sem a tecnologia sem fios alimentada por bateria.
Alguns produtos, como as campainhas com câmara integradas, não teriam sucesso se não se pudessem ligar sem fios e funcionar com baterias.
Utilização de pilhas:
As pilhas representam energia portátil e, como tal, têm-se mostrado infinitamente úteis. Ao longo das décadas, muitos produtos eletrónicos foram miniaturizados e requerem cada vez menos energia. Produtos que antes necessitavam de várias pilhas de tamanho D, relativamente grandes, passaram a funcionar perfeitamente com pilhas AA ou AAA. Alguns deles podem agora operar durante longos períodos com pilhas tipo botão.
Muitos destes produtos fazem parte da IoT (Internet das Coisas): rastreadores de atividades físicas, colunas inteligentes, rastreadores GPS, sistemas de controlo de tráfego e as câmaras e campainhas já referidas.
Mas as baterias acabam e têm de ser descartadas: recicladas ou deitadas para o lixo.
As desvantagens das pilhas:
Todos os anos, são vendidas cerca de 5 mil milhões de pilhas secas nos EUA, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental (EPA), responsável pela monitorização dos resíduos sólidos e dos seus potenciais riscos. Na Europa, este número atinge os 8 mil milhões anualmente, segundo diversas fontes. Por inferência, vários biliões de pilhas secas são descartadas a cada ano.
Quase todos os tipos de pilhas contêm materiais que podem ser tóxicos, mas a reciclagem nem sempre é fácil ou barata, tornando-a, na melhor das hipóteses, inconsistente em todo o mundo. Por exemplo, uma estimativa sugere que apenas metade das pilhas descartadas na Europa são recicladas. Os actuais níveis de resíduos e de poluição são insustentáveis.
Enquanto isso, o mundo está a implementar cada vez mais dispositivos IoT. De acordo com a IoT Analytics, foram implementados 14,4 mil milhões de dispositivos IoT em 2022, e a empresa prevê que este número duplique até 2027. Seja em casas ou indústrias, à medida que estes dispositivos IoT aumentam, aumentam também os seus custos de substituição e o esforço necessário para os substituir. Algumas das aplicações IoT mais recentes e ambiciosas propõem a utilização de grandes conjuntos de sensores para controlar atividades em grande escala, desde a agricultura à automação industrial.
Fonte: Phys.org
Captação de energia:
Estes dispositivos IoT são candidatos à alimentação por bateria, mas muitos podem não precisar dela. Alguns sensores necessitam apenas das quantidades ínfimas de energia que o universo fornece gratuitamente.
Nestes casos, a captação de energia é uma possibilidade aliciante. O conceito básico é captar energia de algum fenómeno natural — em alguns casos, de múltiplas fontes de energia — e convertê-la em eletricidade.
Por definição, a energia solar e eólica são consideradas como captação de energia. Ambas podem atingir os megawatts, mas para dispositivos IoT em áreas remotas da rede elétrica, a necessidade pode ser medida em miliwatts e até microwatts, o que significa que muitos outros fenómenos físicos podem ser considerados.
Tipos de Captação de Energia
fotovoltaica (FV) é, sem dúvida, uma opção para dispositivos IoT de ultrabaixo consumo. As células fotovoltaicas clássicas, as mesmas que são utilizadas nos painéis solares, continuam a ser uma opção viável, mas estão a ser desenvolvidas tecnologias fotovoltaicas alternativas, incluindo algumas baseadas em compostos sintéticos que imitam a fotossíntese.
As células fotovoltaicas modernas possuem uma densidade de potência significativamente melhorada e podem operar tanto em ambientes interiores como exteriores para recarregar baterias ou bancos de supercondensadores.
Os geradores termoelétricos podem aproveitar pequenas diferenças de temperatura para captar microwatts de praticamente qualquer fonte, desde máquinas industriais ao corpo humano. Em algumas aplicações, a energia proveniente de vibrações de corrente alternada pode também ser aproveitada.
Os materiais piezoelétricos geram energia quando deformados. Aplicações onde o movimento físico é quase constante, como nos veículos automóveis, podem beneficiar da captação de energia desta forma. Muitos fabricantes líderes de interruptores de luz para casas e edifícios inteligentes estão a incorporar esta captação de energia piezocinética na sua gama de interruptores de luz móveis e sem bateria.
Outras tecnologias de captação de energia em utilização incluem startups de alta tecnologia que utilizam indução elétrica e magnética para captar campos elétricos relativamente grandes e alimentar sensores e rádios em locais remotos.
Fonte: Levantamento de tecnologias de recolha de energia para redes de sensores sem fios
Energia ambiente:
Os fabricantes de dispositivos IoT de ultrabaixo consumo que desejam operar sem baterias estão a recorrer a tecnologias de captação de energia, em parte porque não existe infraestrutura para alimentar estes dispositivos.
Mas e se isso existisse? E se existisse algo semelhante ao carregamento sem fios dos smartphones, como o Qi, mas com um alcance de metros em vez de centímetros? A fácil disponibilidade de minúsculas antenas retificadoras (rectennas) incentivou alguns a investigar a criação de esquemas normalizados de energia sem fios.
Estão em desenvolvimento vários esquemas, que geralmente dependem da transmissão de radiofrequência abaixo de 2,4 GHz. Atualmente, os dispositivos mais próximos da comercialização são aplicações industriais para máquinas de automação de fábricas, rastreamento de equipamentos de armazém, etiquetas de ativos sem bateria e etiquetas eletrónicas de prateleira, porque estes ambientes permitem a instalação de gateways de transmissão de energia por radiofrequência. Imagine o futuro da casa inteligente se todos os routers e gateways para dispositivos inteligentes também transmitissem energia por radiofrequência. O mercado poderá em breve ser inundado por escovas de dentes elétricas, porta-chaves, teclados, auscultadores, ratos de computador e muito mais.
Olhando para o futuro,
a IoT não poderá crescer ao ritmo projetado se continuar a depender das baterias. Muitos casos de utilização ainda não exploram totalmente o seu potencial sem fios: os especialistas na área estão a melhorar continuamente as baterias sem fios para IoT através de parcerias, mas a fonte de energia fundamental precisa de ser repensada.
Além disso, à medida que cada vez mais empresas e governos implementam incentivos ambientais, o único caminho a seguir é repensar a bateria tal como a conhecemos.
Autor: Tristan Cool, Product Marketing Manager – Industrial, Silicon Labs
