Um dia, os drones multirotor poderão recarregar suas baterias enquanto estão fora de casa, em vez de ter que retornar a uma estação de carregamento. Eles poderiam fazer isso por meio de células solares ultrafinas a bordo, que já foram testadas com sucesso em um pequeno quadricóptero.
Uma das razões pelas quais não vemos drones em uso mais amplo agora é porque a maioria deles pode voar por apenas 30 minutos antes que a bateria acabe. Isso significa que eles normalmente estão limitados a fazer viagens de ida e volta de apenas 15 minutos em cada sentido – da base ao destino e vice-versa.
Uma alternativa envolve fazê-los parar em estações de carregamento junto suas rotas atribuídas conforme necessário, mas essas estações ainda teriam que ser construídas, alimentadas e mantidas. Além disso, os drones estariam limitados a seguir rotas de voo que incorporassem as estações.
É aí que entram as novas células solares.
Criadas por cientistas da Universidade Johannes Kepler de Linz, na Áustria, as células leves e flexíveis são feitas de um material semicondutor conhecido como perovskita e têm menos de 2,5 micrômetros de espessura – isso é apenas 1/20 da largura de um fio de cabelo humano. E o mais importante, eles são 20,1% eficientes na conversão da luz solar em eletricidade, além de apresentarem uma potência de até 44 watts por grama.
Em um teste de prova de conceito da tecnologia, os cientistas montaram um conjunto em forma de anel de 24 células em um quadricóptero miniatura CX10 disponível comercialmente, que foi apelidado de Solar Hopper. A matriz representava apenas 1/25 do peso total da aeronave aumentada, com as próprias células representando apenas 1/400.
Para uma série de testes internos – que foram conduzidos sob uma fonte de luz artificial simulando a luz solar – o drone foi repetidamente mantido pairando a meio acelerador por 10 segundos, depois pousou e foi deixado para recarregar por 30 minutos. Ele completou com sucesso seis desses ciclos consecutivos de “carga-vôo-carga” e poderia ter continuado a fazê-los indefinidamente.
Em outra série de experimentos, o Solar Hopper foi mais uma vez pairado a meio acelerador, mas desta vez foi deixado para fazê-lo até que sua bateria acabasse. Esses testes foram realizados com e sem o painel solar conectado. Verificou-se que quando a matriz foi conectada, o tempo de voo foi estendido em cerca de 6%.
Isso não é uma quantia enorme, mas, novamente, a tecnologia é destina-se mais a permitir que os drones parem e recarreguem onde quer que a luz solar esteja acessível, não por permitir que eles recarreguem durante o vôo. Além disso, os cientistas apontam que o número teria sido maior se o próprio drone tivesse sido alterado para ser mais eficiente em termos energéticos.
E, claro, a tecnologia poderia ter usos além da recarga de drones.
“As células solares ultrafinas e leves não só têm um enorme potencial para revolucionar a forma como a energia é gerada na indústria aeroespacial, como também existe uma vasta gama de aplicações que incluem a electrónica vestível e a Internet das Coisas, que também podem beneficiar desta nova tecnologia”, diz Christoph Putz, um dos principais autores do estudo. “A energia fotovoltaica leve, adaptável e altamente eficiente é a chave para o desenvolvimento da próxima geração de sistemas energéticos autossuficientes.”
Um artigo sobre a pesquisa, liderada pelos professores Martin Kaltenbrunner e Niyazi Serdar Sariciftci, foi publicado recentemente na revista Energia da Natureza.
Fonte: Universidade Johannes Kepler Linz
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