A empresa neozelandesa Emrod afirma ter a tecnologia para permitir a transferência eficiente de energia sem fio em órbita. Está a propor uma matriz energética global sem fios, que transmitiria instantaneamente energia renovável via satélite entre quaisquer dois pontos da Terra.
A nova tecnologia promete realizar transferência de energia sem fio de longo alcance, por exemplo, poderá ser usada para gerar energia solar ao redor da Terra, e transmitir sem fios para bases terrestres. Interligar casas, edifícios, indústrias, navios e equipamentos.
A rede elétrica de satélite transmitiria energia ao redor do mundo, assim como os dados, Com até 95 % de eficiência, similar a radar direcional
Energia Solar do Espaço 24 hs por dia
A Emrod demonstrou a sua tecnologia de transmissão de energia sem fios à Airbus e à Agência Espacial Europeia (ESA) como parte do novo impulso da ESA em direção à energia solar baseada no espaço 24 horas por dia. A ideia da energia solar baseada no espaço não é nova.
O problema sempre foi o tamanho; seriam necessários transmissores e receptores com cerca de 2 km (1,2 milhas) de diâmetro para transferir alguns gigawatts de energia para a Terra a partir de uma órbita geoestacionária a cerca de 36.000 km (22.370 milhas) de distância. Construir uma matriz desse tamanho com a antigas tecnologias tradicionais na Terra seria um enorme desafio. Construindo um no espaço? A empresa Emrond afirma ter encontrado um tecnologia promissora
A Emrod diz que seus feixes de energia de campo próximo poderiam realizar o trabalho com muito mais eficiência do que as tecnologias concorrentes. Mas o fundador da Emrod, Greg Kushnir, também pensa que há uma forma muito mais barato e fácil de satisfazer as necessidades europeias – e na verdade globais – de energia renovável: Usando satélites de baixa orbita.
Pode ser aplicado em transmissão terrestre ou orbital a baixo custo
A alternativa da Emrod propõe estabelecer uma matriz energética global sem fios capaz de transmitir energia instantaneamente por todo o planeta, utilizando satélites de órbita inferior que poderiam ser significativamente menor. Você obteria energia renovável 24 horas por dia, em qualquer lugar, a partir de recursos solares de baixo custo aqui mesmo na Terra.
Respondemos em 2016 sobre a proposta da GEIDCO para uma rede global e interconectada de energia renovável que atravessa dezenas de milhares de quilômetros de linhas elétricas de ultra-alta tensão. O conceito de Matriz Energética Mundial de Emrod precisaria de muito menos infraestruturas baseadas no solo e no fundo do oceano, eliminando uma tonelada de dores de cabeça de planeamento e execução – ou pelo menos substituindo essas dores de cabeça por novas orbitais.
Mas se construíssemos um painel solar gigante no deserto do Saara, na Líbia, então, no momento em que o sol do meio-dia estivesse a brilhar e a criar energia máxima, poderíamos enviar essa energia diretamente para abastecer Xangai quando o sol começasse a pôr-se.
“Essencialmente”, diz Kushnir, há alguns anos que temos falado em dissociar onde a energia é gerada e onde é consumida. Seria a mesma ordem de grandeza de revolução que a comunicação sem fios foi feita para a nossa economia. Antigamente era necessário transferir valor de um lado para o outro do mundo na forma de ouro, em um saco de um navio. Agora você pode transferir valor financeiro na velocidade da luz por meio de comunicação sem fio usando satélites. Mas por que apenas colher as informações? dessas ondas eletromagnéticas? Por que não colher a energia real dessas ondas? Ou ambas?
A nova tecnologia reduziu o tamanho da antena em 100 vezes
A empresa ampliou os pequenos projetos baseados em laboratório sobre os quais escrevemos em 2020. Os atuais protótipos de antenas quadradas de transmissão e recepção têm 1,92 m (6,3 pés) de diâmetro. Na demonstração da ESA, este equipamento enviou alguma energia limpa de um lado para o outro de um armazém da Airbus – uma lacuna de apenas 36 m (118 pés) – para alimentar uma cidade modelo, um electrolisador de hidrogénio e um frigorífico de cerveja para a Oktoberfest.
Mas com o apoio da empresa de energia neozelandesa Powerco, já foi comprovado que é capaz de fazer o mesmo em pelo menos 200 m (656 pés) ao ar livre, e a empresa diz que está pronta para implantação comercial em distâncias muito maiores – basicamente, tudo o que é necessário é uma ligação direta. , linha de visão clara entre as antenas ou relés.
“A tecnologia está aqui”, diz Kushnir. “Foi desenvolvido, está começando a ser implantado. E quando a Airbus quis demonstrá-lo como parte de uma infraestrutura energética baseada no espaço, não havia outra empresa no mundo que pudesse fazê-lo. Nos últimos meses, parece que o a indústria tem alcançado nossa visão e começado a investir orçamentos e equipes nisso. Mas temos uma vantagem, começamos isso três anos à frente de todos os outros.”
“Está flutuando há décadas”, continuou ele. “A questão é que todas as outras equipes que analisaram a transmissão de energia trataram-na como comunicações – como um sistema de campo distante. E com sistemas de campo distante, você obtém lóbulos laterais – você está desistindo imediatamente de 15-20% do energia, que vai para os lados. E o feixe começa a divergir, então você acaba com uma área ocupada enorme e uma antena gigantesca onde quer que esteja tentando coletar a energia. Então, o custo/benefício desses estudos sempre pareceu irrealista.
A tecnologia evita dispersão usando campo próximo de Fresnel e foca feixe colimado com um phased array, com até 95 % de rendimento.
“Não estamos trabalhando com um sistema de campo distante. Voltamos aos primeiros princípios e olhamos para isso de forma muito diferente, usando um sistema de campo próximo. Campo próximo e campo distante, aliás, não são tanto sobre distância, como onde você está focalizando o feixe e em que estágios você o está capturando. Criamos um feixe colimado com um phased array. Ele se move praticamente como se fosse um fio virtual.
Esse feixe de ondas é muito bem definido, sem lóbulos laterais. E nós capturamos isso no campo próximo, ou nas zonas de Fresnel, para ser mais preciso. Nesta demonstração de alguns dias atrás, demonstramos uma eficiência de coleta de feixe superior a 95%. Sabemos como aproximá-lo de 99%, então já está muito mais eficiente do que o limite teórico que você poderia obter com um sistema de campo distante. Além disso, podemos tornar nossas antenas muito menores. Podemos nos beneficiar do foco.”
A tecnologia está pronta para ser ampliada para lidar com distâncias orbitais com elevada eficiência, e Kushnir diz que com um salto na eficiência da amplificação, será tão eficiente – ou mais eficiente – transportar energia através de satélite do que através de redes eléctricas urbanas.
“Se você está falando sobre o que poderíamos lançar nos próximos cinco anos, é provavelmente uma eficiência de ponta a ponta em torno de 60-70%. Se estamos falando sobre as escalas de tempo solares espaciais da Agência Espacial Europeia para 2040- Até 2050, poderemos obter eficiências muito mais altas, provavelmente para as mesmas eficiências da maioria das redes ao redor do mundo. Talvez não das redes europeias ou americanas, mas bem acima da maioria das redes do mundo. A referência, eu acho, seria em torno de 80 -85%.”
É claro que, para colocar uma Matriz Energética Mundial em funcionamento, será necessária uma série de estruturas no espaço. Esses conjuntos de antenas de satélite agiriam mais ou menos como lentes, captando um feixe de energia vindo do solo, dobrando-o e reorientando-o para enviá-lo para outro ponto, diretamente de volta ao solo ou através de outro satélite.
Embora possam ser menores do que era possível anteriormente, ainda não serão pequenos. O tamanho dependerá da distância, a distância afetará quantos satélites você precisará em sua constelação, e estes serão apenas alguns dos elementos em uma complexa equação de viabilidade e custo-benefício.
Para se ter uma ideia do tamanho, se uma antena fosse colocada em uma órbita a cerca de 400-500 km (250-310 milhas) de altura, ela precisaria ter aproximadamente o mesmo tamanho que a estrutura de 108 m (357 pés) do satélite. A Estação Espacial Internacional, que orbita aproximadamente na mesma altura. Será muito menos complexo e caro do que aquela fera de cem bilhões de dólares, mas ainda exigiria bastante montagem no espaço, o que aumentará o desafio.
Satélites de orbita muito baixa viabiliza a transmissão do espaço
A Emrod está analisando outra proposta que colocaria satélites em órbitas muito mais baixas, perto de 100 km (62 milhas) – estes só precisariam de ter 30-40 m (100-130 pés) de diâmetro e, portanto, muito mais baratos para construir e lançar. Mas eles não transmitiriam tão longe ao redor do globo e estariam viajando tão rápido e tão perto da Terra que teriam de enfrentar um atrito de ar considerável.
Kushnir diz que a empresa está conversando com diversas empresas aeroespaciais, na esperança de ter suas primeiras plataformas de teste em órbita dentro de três anos: “Esse será o primeiro pequeno passo. Qualquer coisa relacionada ao espaço leva anos e anos. podemos avançar muito mais rápido do que o roteiro da Agência Espacial Europeia. Não vai demorar 20 anos. Dito isto, não estamos esperando que isso aconteça. Este é um empreendimento comercial; as primeiras aplicações são terrestres. Esperamos ter a primeira implantação comercial em 2024.”
Os maiores problemas para Emrod nesta fase, diz Kushnir, não são de todo a tecnologia, nem mesmo a economia. “Por alguma razão”, diz ele, “há uma lacuna cognitiva para as pessoas. Elas não têm nenhum problema em acreditar que podem pegar um telefone – que usa ondas eletromagnéticas enviadas via satélite – para se comunicar com pessoas de todo o mundo e enviar informações. é difícil para as pessoas aceitarem que você pode fazer o mesmo com a energia e que, em termos de física, não é tão diferente.
Nikola Tesla iniciou a ideia de Transmitir Energia Sem Fio que inspirou os Engenheiros da Emrod
Uma rede global de energia sem fio foi proposta por Nikola Tesla no final do século XIX de um século. A ideia foi notoriamente rejeitada pelo banqueiro JP Morgan, que perguntou: “se alguém pode recorrer à energia, onde colocamos o medidor?” Tal capitalista não teria esse problema com a tecnologia ponto-a-ponto da Emrod, que precisa de ser precisamente direcionada para conjuntos de receptores grandes e fáceis de medir.
Nikola Tesla tentou desenvolver transmissão de energia elétrica de potência sem fio. Recebeu severas criticas. Ele estava seguro de que no futuro a energia elétrica seria transmitida para casas equipamentos e industrias sem fio. Os engenheiros da Emrod são enfáticos em afirmar que tiveram inspiração nos trabalhos de Nikola Tesla
“Portanto, temos muito a provar. Acho que, em cerca de dois anos, cruzaremos esse problema depois de termos os primeiros sistemas implantados comercialmente. Então começaremos a vê-los implantados de forma mais ampla. O primeiro conjunto das aplicações ocorrerão onde houver gargalos: questões com direitos de passagem ou permissão, ou cabos submarinos.”
A partir daí, as coisas podem ficar realmente interessantes; Kushnir diz que a empresa está nos estágios iniciais de desenvolvimento de um “power skin” que poderia transformar toda a fuselagem de uma aeronave em um conjunto de antenas de grande angular capaz de receber energia durante o voo, seja de transmissores espaciais ou terrestres. Tal coisa poderia contornar completamente as questões de armazenamento de energia que estão a travar a descarbonização das companhias aéreas, se Emrod conseguisse provar às autoridades da aviação que era seguro.
A outra questão-chave que Kushnir vê a caminho é a política global. “Bem, é uma infraestrutura energética de próximo nível”, diz ele. “Será altamente politizado, assim como o GPS, ou a computação quântica, ou qualquer outra tecnologia inovadora. Mas uma vez que você pode enviar energia instantaneamente, independentemente da localização, realmente não importa se você faz fronteira com um país ou se está no outro. lado do mundo.” Se tivermos um país amigo no fuso horário certo, onde a energia renovável é gerada exatamente quando você precisa dela, o seu fornecimento de energia é tão seguro quanto essa relação.
Substituir linhas de transmissão já seria um grande avanço
Se a tecnologia de energia sem fio da Emrod nunca chegar ao espaço, e o melhor que conseguir for substituir algumas linhas de energia de alta tensão, ainda será um grande passo em frente. Mas considerando o dinheiro incrível que está a ser gasto em projetos como o Power Link Austrália-Ásia, de 22 bilhões de dólares , que enviará energia renovável de parques solares no deserto australiano até Singapura através do cabo submarino mais longo do mundo, os custos astronómicos de satélites de energia sem fio podem começar a fazer sentido.
Uma rede eléctrica global sem fios que possa ligar eficientemente quaisquer dois pontos da Terra – com infraestruturas terrestres muito mais pequenas e sem cortar grandes faixas de florestas – seria de facto um salto em frente revolucionário na transição global para a energia limpa. As cidades precisariam de muito menos armazenamento de energia para fortalecer as suas redes eléctricas – uma enorme vantagem dada a iminente escassez de lítio – e colossais parques solares poderiam fazer uso produtivo de alguns dos desertos mais remotos e áridos da Terra. É uma grande ambição e estamos ansiosos para acompanhar o progresso de Emrod.
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A reprodução de matérias é livre mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
INSPIRADA EM NIKOLA TESLA: EMPRESA CRIOU MÉTODO PARA TRANSMITIR ENERGIA ELÉTRICA SEM FIOS
Fonte
Emrod
Power anywhere: long range wireless power transfer technology
EMROD is pioneering commercially viable long-range wireless power transfer technology.
New Atlas
Satellite power grid would beam energy around the globe just like data
