Mercado de Drones e Suas Aplicações
O mercado global de drones está projetado para alcançar US$ 57,8 bilhões até 2030, conforme indicado no Relatório do Mercado de Drones. Embora sejam amplamente reconhecidos por seu uso em conflitos armados, esses dispositivos têm se destacado em diversas áreas, como meio ambiente, agricultura, logística e comunicações, devido à sua versatilidade e capacidade de acessar regiões remotas.
Recentemente, drones têm sido utilizados em projetos para monitorar incêndios, fiscalizar o descarte irregular de lixo e estudar a degradação de recifes de corais. Na agricultura, eles ajudam na detecção de pragas, na dispersão de sementes e no monitoramento de lavouras. Além disso, são aplicados em entregas logísticas, tanto em áreas urbanas quanto rurais, e atuam como antenas móveis em locais sem infraestrutura de comunicação adequada.
Desafios Energéticos e Inovações
Um dos principais desafios enfrentados pelos drones é o consumo de energia. O voo exige uma quantidade significativa de energia, que se perde em calor e vibração. Para otimizar o desempenho dos motores, as baterias precisam ser leves, o que limita sua capacidade de armazenamento e resulta em recargas frequentes, além de gerar impacto ambiental devido ao descarte de baterias. A energia solar tem sido uma alternativa, mas aumenta o peso e o custo dos equipamentos. A busca por soluções sustentáveis e acessíveis para aumentar a capacidade das baterias é essencial.
O Programa de Pós-Graduação em Metrologia da PUC-Rio está desenvolvendo uma tecnologia que gera eletricidade a partir do vento e das vibrações das hélices dos drones. Os primeiros resultados dessa pesquisa foram recentemente publicados na revista Energies.
Como Funciona a Geração de Energia?
Materiais piezoelétricos têm a capacidade de gerar eletricidade quando pressionados. Esse fenômeno ocorre devido ao deslocamento das cargas internas do material, permitindo a conversão de energia mecânica em energia elétrica. Cristais como quartzo e cerâmicas de perovskita são eficientes nessa conversão, mas apresentam desvantagens, como toxicidade e fragilidade, o que encarece sua produção.
A equipe de pesquisa está focada em desenvolver sistemas utilizando PVDF (fluoreto de polivinilideno), um polímero plástico atóxico, leve e flexível, que pode ser facilmente integrado a estruturas móveis, como os braços dos drones.
Integração em Drones
Drones de asa fixa e de asas batentes são mais adequados para integrar dispositivos piezoelétricos devido à sua maior velocidade e eficiência aerodinâmica. No entanto, os drones multirrotores, como tricópteros e quadricópteros, são mais estáveis e ideais para aplicações como monitoramento e inspeções, embora tenham autonomia limitada e dependam das hélices para sustentação.
Para superar essa limitação, a equipe de pesquisa instalou transdutores de PVDF nos braços de drones multirrotores, aumentando a potência coletada mesmo em voos lentos. Essa inovação possibilita alimentar sensores que demandam mais energia, melhorando a eficiência geral do sistema.
Resultados e Perspectivas Futuras
Os experimentos, apoiados por instituições como Faperj e CNPq, mostraram resultados promissores. Com o motor operando a 3975 rotações por minuto, o sistema conseguiu gerar até 17,3 volts, suficiente para carregar um capacitor de 3,6 volts em 162 segundos. Embora a potência gerada seja modesta, ela já permite alimentar sensores eletrônicos, liberando a bateria principal para funções críticas e aumentando a autonomia do drone.
O sistema modular permite a adição de mais transdutores a um custo acessível, o que pode ampliar a capacidade de geração de energia. A equipe planeja testar o desempenho do sistema em ambientes externos, considerando fatores como turbulência e variações climáticas.
Fonte por: Poder 360