Uma equipe de engenheiros da Universidade de Aalto, na Finlândia, fez uma descoberta notável na área de carregamento sem fio. A equipe otimizou a interação entre as antenas que transmitem e recebem energia, aproveitando o fenômeno da “supressão de radiação”. O resultado é um entendimento teórico melhorado da transferência de energia sem fio em comparação com a abordagem indutiva convencional.

Normalmente, o carregamento sem fio funciona eficientemente em curtas distâncias, como com os carregadores indutivos. No entanto, em distâncias maiores, a eficiência cai drasticamente. Esta nova pesquisa, publicada na revista Physical Review Applied, mostra que é possível manter a alta eficiência em longas distâncias suprimindo a resistência à radiação das antenas de loop que transmitem e recebem energia.

No passado, o mesmo laboratório desenvolveu um sistema de carregamento sem fio omnidirecional que permitia o carregamento de dispositivos em qualquer orientação. Agora, eles aprofundaram essa abordagem com uma nova teoria dinâmica de carregamento sem fio que analisa tanto as distâncias próximas (não radiativas) quanto as distâncias longas (radiativas) e as condições. Mostraram que uma eficiência de transferência alta, acima de 80%, pode ser alcançada a distâncias aproximadamente cinco vezes o tamanho da antena, utilizando a frequência ótima na faixa de centenas de megahertz.

“Queríamos equilibrar efetivamente a transferência de energia com a perda de radiação que sempre acontece em distâncias maiores”, disse Nam Ha-Van, autor principal do estudo e pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Aalto. “Descobrimos que quando as correntes nas antenas de loop têm amplitudes iguais e fases opostas, podemos cancelar a perda de radiação, aumentando assim a eficiência.”

Antenas podem transferir energia a longas distâncias

A equipe criou um método para analisar qualquer sistema de transferência de energia sem fio, seja matematicamente ou experimentalmente. Isso permite uma avaliação mais completa da eficiência da transferência de energia, tanto em distâncias próximas quanto longas, algo inédito até então. Eles testaram o carregamento entre duas antenas de loop posicionadas a uma distância considerável em relação aos seus tamanhos, estabelecendo que a supressão da radiação é o mecanismo que ajuda a aumentar a eficiência da transferência.

“Estamos tentando descobrir a configuração ideal para a transferência de energia sem fio, seja perto ou longe”, diz Ha-Van. “Com nossa abordagem, agora podemos estender a distância de transferência além dos sistemas convencionais de carregamento sem fio, mantendo alta eficiência”. A transferência de energia sem fio não é apenas importante para telefones e gadgets; implantes biomédicos com capacidade de bateria limitada também podem se beneficiar. A pesquisa de Ha-Van e seus colegas também leva em conta barreiras como tecidos humanos que podem impedir o carregamento.