segunda-feira, 27 de outubro de 2014

Sistema de distribuição elétrica em CC uma possibilidade futura?

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Interessante reportagem da Inovação Tecnológica publicada em 24/10/2014 com o título;

Sistema elétrico pode migrar para corrente contínua?

Tesla versus Edison
No final do século XIX, travou-se uma batalha que 
definiria toda a atual infraestrutura elétrica mundial.
De um lado, Thomas Edison propunha a adoção da 
corrente contínua (CC); do outro, Nikola Tesla
propunha a adoção da corrente alternada (CA).
Os pesquisadores querem ver o ocaso das redes de distribuição de corrente alternada.[Imagem: Cortesia CUNY]
Tesla venceu. Contudo, apesar de sua genialidade,
 ele nunca foi bem-sucedido nos negócios, e coube a
 George Westinghouse, entre outros, transformar
 suas ideias em projetos práticos e lucros.
Agora, três pesquisadores da Universidade de 
Pittsburgh, nos Estados Unidos, acreditam que é 
hora de refazer esse trajeto e lançar um novo 
projeto, voltado não apenas para a renovação da 
economia e a geração de lucros, mas também para 
garantir o bem-estar das populações e gerar menos 
impacto para o meio ambiente.
Para isso, eles defendem a conversão de toda a
 rede de distribuição elétrica para corrente contínua -
 o tipo de energia disponibilizado pelas pilhas e 
baterias.
Conversão para corrente contínua
"Seu laptop roda com alguns poucos volts de 
corrente contínua, que precisam ser convertidos de 
corrente alternada," afirma Gregory Reed, que está 
propondo a ideia juntamente com seus colegas 
Bopaya Bidanda e John Camillus.
Mas não são só os computadores: praticamente
 todos os aparelhos eletrônicos, em casa e no 
escritório, possuem uma "fonte de alimentação" 
necessária para receber a corrente alternada da rede
 elétrica e transformá-la na corrente contínua 
necessária para alimentar seus circuitos.
"Pouquíssimos itens de hoje exigem corrente
 alternada trifásica. O uso e o desenvolvimento do
 mix energético de hoje torna a transição para a
 corrente contínua mais sensata e viável para a
 disponibilização de energia no futuro," acrescenta
 Reed.
Para isso, ele e seus colegas estão trabalhando em
 sistemas de corrente contínua de alta tensão, e 
planejam testá-los em micro redes de distribuição de
 alcance residencial e industrial. Os testes iniciais
 serão feitos em condomínios nos EUA e na Índia.
"A corrente contínua é verde. A corrente contínua beneficia o meio ambiente. A geração local de energia renovável é naturalmente CC, não CA." [Imagem: Cortesia UC3M]
Corrente contínua é verde
O trio defende o potencial de uma rede de 
distribuição de corrente contínua para melhorar o 
nível de vida das populações mais pobres, afirmando
 que essa tecnologia permite combinar melhor o 
crescimento econômico com os benefícios sociais.
Isto porque, como a maior parte do nosso consumo 
é de corrente contínua, é muito mais fácil e barato 
desenvolver sistemas de armazenamento de energia
 fora da rede, em nível local, para beneficiar 
pequenas comunidades e romper com a tradição das
 grandes usinas.
Por exemplo, painéis de energia solar podem
 armazenar parte da energia em baterias e fornecê-
las diretamente às casas, sobretudo em
 comunidades de baixa renda.
Segundo Bopaya Bidanda, isto pode "realmente 
mudar a vida de uma aldeia. Pode ser 
transformador. E mesmo olhando para a transmissão
de longa distância, ela está começando a se tornar
 uma alternativa mais atraente do que a corrente 
alternada."
"A corrente contínua é verde. A corrente contínua
 beneficia o meio ambiente. A geração local de
 energia renovável é naturalmente CC, não CA. E a
 iluminação e os motores CC são muito mais 
eficientes. Há um enorme potencial para as 
empresas que se aproveitarem das economias e 
incentivos governamentais oferecidos pela CC,"
 acrescentou John Camillus.
Os três pesquisadores planejam demonstrar suas 
ideias na prática instalando uma microrrede 
autossuficiente, contando com painéis solares, 
turbinas eólicas de pequeno porte, células a 
combustível e geradores a gás.
"Nós não estamos necessariamente dizendo que
 Edison estava certo. Ele não estava no seu tempo.
 Mas ele estaria hoje," conclui Reed.
Comentário:
Em extra alta tensão ( HVDC) é uma tecnologia 
largamente utilizada e aplicada  atualmente,com 
muita segurança e redução de custos em
 transmissão significativas, no entanto, ela tem um 
custo considerável na conversão de AC para DC e 
depois de DC para AC. A viabilidade econômica 
sempre depende da distancia que será transportado 
essa energia.
 Linha de transmissão em CC - Artigo da Tractel
É a mais extensa linha de transmissão em corrente contínua de alta tensão do mundo, com 2.385 km e ±600 kVCC de tensão. A LEME Engenharia foi responsável pelos projetos executivos civil e eletromecânico de 609 km desta linha.
A proposta parece interessante já que considera  a 
própria geração também em Corrente Continua, o
 paralelismo de redes não tem preocupação maior 
com sincronismo como em AC e sim, com 
acoplamento do sistema que poderá ser feito por 
sistemas resistivos ou através de diodos por 
exemplo. Para grandes diferenças não terá outro 
jeito que não seja através de conversores.
A reportagem fala de pequenas instalações e até 
com uso de baterias um tema interessante por 
exemplo para o uso rural ou de pequenas 
comunidades.
Um fator importante quando se lida com CC em 
grandes potencias é o fenômeno da eletro erosão em
 estruturas metálicas nas proximidades ou no 
entorno.Talvez  alguma proteção catódica seja
 necessário.
Muito interessante o artigo, aguardemos o
 desenrolar das pesquisas que, por 
certo, demandaram um longo tempo de adaptação
 e transformação de um sistema consolidado e mais
 ainda, se aprovadas...
Fonte:

J.A.

quarta-feira, 22 de outubro de 2014

Como o Rádio Galena tecnológico para futuro.

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Para aqueles que não lembram ou não tiveram conhecimento, nos longínquos anos 50 e 60, era comum se encontrar alguém que possuísse um equipamento desses.
Tratava-se de um pequeno receptor de rádio AM sem uso de fonte alguma, sendo a própria onda eletromagnética a energizar o dispositivo.
Segundo a definição do Wikipédia;

O rádio de galena é um dos receptores mais simples de modulação AM que se pode construir. Ele utiliza as propriedades semicondutoras do mineral galena, um dos primeiros semicondutores utilizados, ou seja, antes do germânio e silício. Ele demanda uma antena de grande extensão (tipicamente 15 m de fio cru, um circuito ressonante formado por uma bobina em um capacitor, em que um deles é variável (vide indutor variável e capacitor variável) sintonizado na freqüência AM de interesse, passando por um circuito retificador (formado pelo diodo de galena) associado com um circuito "passa-baixa" do tipo RC (resistor-capacitor) que filtra as altas freqüências. O sinal sintonizado, retificado e filtrado é transmitido diretamente a um transdutor de alta impedância do tipo transdutor de cristal como monofone (alto-falante).
 O rádio de galena não necessita de fonte de energia para produzir som audível no monofone pois toda a energia é captada pela antena de grandes dimensões, tipicamente de 1/2, 1/4 e 1/8 do comprimento de onda a ser sintonizado.”
Foto do circuito de um rádio galena;
Foto da rocha cristal galena;
Porque toquei neste assunto tão antigo, justamente porque a tecnologia moderna esta caminhando para isso, ou seja, utilizar a energia das ondas de rádio sem uso de baterias.
A revista eletrônica Inovação Tecnológica de 17/10/2014 trouxe esta interessante notícia;

Rádio sem baterias para Internet das Coisas


Miniaturizar um rádio não parece ser coisa de outro mundo - afinal, tudo está sendo miniaturizado constantemente neste mundo mesmo.
Contudo, fazer um rádio completo, capaz de transmitir e receber dados, captando comandos e repassando-os para outros equipamentos, tudo do tamanho de um chip, apresenta alguns desafios nada pequenos.
Já existem dispositivos parecidos com microrrádios, as etiquetas RFID, mas sua potência de recepção e transmissão não supera alguns poucos centímetros.
Este é um rádio completo, incluindo as antenas - e ele não precisa de baterias para funcionar. [Imagem: Amin Arbabian]
Por isso, Amin Arbabian, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, propôs aos seus alunos e colegas refazer a engenharia inteira do rádio.
O trabalho começou pela antena, que, por ser pequena demais, deve operar a uma frequência muito alta - 24 GHz. Também foi necessário separar a antena de recepção da antena de transmissão, mas mantendo ambas dentro do chip.
Os transistores atuais não conseguem processar facilmente sinais nessa frequência, o que exigiu um projeto completamente novo não apenas dos circuitos, mas dos próprios componentes eletrônicos individuais.
Rádio sem bateria
O resultado foi melhor do que o esperado: o rádio, mais ou menos do tamanho de uma formiga do açúcar, não precisa de nenhum outro dispositivo externo para funcionar, nem mesmo de baterias. Ele coleta toda a energia de que precisa das próprias ondas eletromagnéticas captadas por sua antena.
O rádio em um chip gasta tão pouca energia que, se precisasse de uma bateria - o que ele não precisa - uma pilha AAA poderia alimentá-lo por mais de um século.
Outra proposta da equipe era fabricar um microrrádio que fosse o mais barato possível. Eles encomendaram uma centena deles a uma fábrica de semicondutores e obtiveram um orçamento para grandes quantidades em que cada um custaria poucos centavos.
O baixo custo é importante porque o principal objetivo dos pesquisadores é fornecer conectividade para que qualquer equipamento ou objeto possa ser conectado à internet das coisas.
Esse microradio que como as galenas do passado não utilizam baterias e sim a ondas de rádio terá importante papel na conectividade de outro estudo e pesquisa
; “A Internet das Coisas”.

Sobre este outro tema A mesma Revista Inovação Tecnologia de 06/08/2014 trás uma reportagem sobre o tema.

Wi-Fi sem baterias é nova esperança da Internet das Coisas


[Imagem: Univ. Washington]

Wi-Fi sem baterias
A Internet das Coisas promete muitas funcionalidades, mas o fato é que ninguém quer que cada uma de suas "coisas" tenha uma bateria ou precise ser ligada na tomada.
A saída pode estar em uma nova tecnologia Wi-Fi sem baterias, que acaba de ser desenvolvida por engenheiros da Universidade de Washington, nos Estados Unidos.
Mas a tecnologia Wi-Fi está largamente disseminada, dispensando qualquer outro equipamento - é só pegar a "coisa" com capacidade Wi-Fi e ela estará prontamente plugada na internet.
"Se é para que os aparelhos da Internet das Coisas decolem, é preciso fornecer conectividade aos potencialmente bilhões de dispositivos sem bateria que serão incorporados nos objetos do dia-a-dia," afirmou Shyam Gollakota, um dos inventores da nova técnica. "Agora temos a capacidade de conectividade Wi-Fi consumindo ordens de magnitude menos energia do que o Wi-Fi requer normalmente."
Retroespalhamento Wi-Fi
A tecnologia, que se chama retroespalhamento Wi-Fi, usa como fonte de energia os sinais de rádio emitido pelos roteadores sem fio, pelas TVs ou rádios, de forma similar com o que ocorre com as etiquetas RFID.
Uma antena plana tem a função de retirar energia das ondas de radiofrequência do ambiente e rastrear os sinais Wi-Fi.
Para transmitir seus dados, o circuito associado à antena reflete ou não reflete os sinais do roteador, injetando suas informações como pequenas alterações no sinal que está circulando entre o roteador e um computador, tablet ou telefone inteligente.
O software rodando nesses equipamentos detecta as alterações no sinal e filtra os dados da "coisa" conectada - esses equipamentos já precisam fazer essa filtragem já que os sinais Wi-Fi sofrem pequenas alterações o tempo todo, quando batem nas paredes ou nos móveis, por exemplo.
O protótipo comunica-se a uma velocidade de 1 kbps (kilobit por segundo) a uma distância de até 2,1 metros do computador ou roteador.
A equipe afirma que pretende chegar a um alcance de 20 metros e então colocar a tecnologia no mercado.
Voltando mais no tempo sobre a Internet das Coisas, a mesma revista em 28/10/2013 trouxe este outro artigo;

Kit de código aberto para implementação da Internet das Coisas

Redes de sensores e Internet das Coisas
A IBM e a Libelium lançaram um kit de desenvolvimento de código aberto que permite implementar redes de sensores sem se preocupar com a infraestrutura para coletar os dados.
Redes de sensores são consideradas a base da chamada "Internet das Coisas", um conceito que permitirá conectar virtualmente qualquer aparelho à internet.
O kit permite ligar até 60 sensores e começar imediatamente o desenvolvimento dos aplicativos. [Imagem: IBM Research]
Embora os mundos real e virtual já estejam sendo conectados na Europa, a Internet das Coisas não decolou de vez porque é muito complicado instalar sensores que sejam pequenos, baratos e com baixíssimo consumo de energia e ainda fazer com que eles se entendam para que as informações cheguem a uma central de processamento.
Nas redes de sensores, cada sensor só precisa transmitir seus dados para o sensor mais próximo, que se encarrega de transmiti-lo para o seguinte, e assim por diante, até que as informações cheguem à estação coletora.
Sensores podem ser fabricados para qualquer coisa, como monitorar o clima, a presença de pessoas, vagas de um estacionamento, produtos em uma prateleira, o funcionamento de aparelhos etc, permitindo uma multiplicidade de novas aplicações e funcionalidades.
A "Internet das Coisas" permitirá conectar virtualmente qualquer aparelho à internet. [Imagem: IBM Research]
Kit de Iniciação da Internet das Coisas
"O novo Kit de Iniciação da Internet das Coisas integra a plataforma de sensores sem fios da Libelium com o software Mote Runner da IBM e o protocolo 6LoWPAN, que permite que cada sensor ou dispositivo conecte-se diretamente à Internet usando o novo protocolo IPv6," afirma a IBM.
O Mote Runner é uma plataforma de software aberto que permite fazer a conexão dos sensores à rede.
O SDK trabalha com linguagens de alto nível, como Java e C#, e permite usar seis protocolos de comunicação sem fios - Wi-Fi, ZigBee, 802.15.4, Bluetooth, NFC e 3G.
Já a parte do hardware possui um modo de espera no qual os sensores consomem apenas 65uA, "permitindo que a bateria dure anos", segundo a IBM.
O kit permite ligar até 60 sensores e começar imediatamente o desenvolvimento dos aplicativos.
O "SDK Internet das Coisas" inclui também o código fonte das bibliotecas do protocolo 6LoWPAN, permitindo que os programadores modifiquem e adicionem seus próprios algoritmos.
Embora tenha exagerado no título do tema, foi no intuito de mostrar uma forma básica do passado que deu certo, sendo aplicada da mesma maneira nos tempos atuais com muita tecnologia, dinamismo prático e eficiência.
Fontes:
J.A.