Tendências e evolução das energias renováveis
Como a inteligência artificial, a aprendizagem automática e a Internet das Coisas influenciam a energia limpa do futuro
As alternativas energéticas modernas e ecológicas, como a energia eólica, solar, hidráulica e das marés, estão a desenvolver-se rapidamente e colocam constantemente novos desafios aos engenheiros. A pressão para criar alternativas de baixo impacto ambiental à energia produzida a gás e carvão, a longo prazo, é cada vez maior. Neste contexto, aspetos financeiros, medidas políticas, incentivos fiscais, o aumento das tarifas e as flutuações do mercado influenciam tanto as empresas como os consumidores. Para poderem competir com sucesso com as opções não renováveis já estabelecidas, as tecnologias de energia verde necessitam de um elevado nível de desempenho e eficiência. Além disso, o aperfeiçoamento das funcionalidades das baterias e a utilização da IA (incluindo a aprendizagem automática) oferecem um potencial promissor.
As baterias de iões de lítio como inovação na tecnologia das baterias
A capacidade total e a fiabilidade da energia verde têm de igualar ou, pelo menos, ser comparáveis às do petróleo e do carvão, para que constituam uma alternativa atraente. Os desafios de longa data para alcançar este objetivo são, atualmente, as principais prioridades tecnológicas e de desenvolvimento para os intervenientes do setor e, de forma lenta mas segura, estão a ser alcançados muitos sucessos e progressos notáveis. Assim, os painéis solares para uso doméstico já se encontram no mercado desde a década de 1970, mas só recentemente a produção de energia solar se tornou a fonte ativa de potência em megawatts que mais cresce no setor das energias renováveis. Não só as primeiras versões das células solares fotovoltaicas de silício eram extremamente caras de fabricar, como a tecnologia das baterias ainda estava pouco desenvolvida naquela época. O armazenamento da energia produzida nos picos do dia era ineficiente, o que levava a escassez de energia durante os períodos noturnos de menor consumo ou em dias nublados. A necessidade de absorver energia nos picos (com alta velocidade de corrente e redução simultânea das perdas de energia durante o armazenamento) levou, nos últimos anos, a grandes avanços no campo da tecnologia de baterias. Nos últimos anos, as baterias de iões de lítio líquidas e de estado sólido evoluíram de forma significativamente mais acentuada do que as baterias de chumbo-ácido, até então mais comuns. Os custos de aquisição mais elevados justificam-se hoje devido à maior densidade energética, aliada a um tamanho mais reduzido, menor peso e maior durabilidade.
Otimização dos sistemas de armazenamento de energia e prolongamento da vida útil das baterias de última geração
A transição para as baterias de iões de lítio e a eletrificação das funções de controlo, sob a forma de sistemas de gestão de baterias, são fundamentais para explorar plenamente o potencial da energia solar e de outras opções renováveis. No âmbito de um sistema de gestão de baterias, é possível efetuar ajustes na placa de circuito impresso, o que, por sua vez, pode melhorar a funcionalidade global de uma determinada unidade. O sistema de gestão de baterias funciona como o «cérebro» da bateria, atribuindo prioridade às cargas elétricas e interrompendo e reiniciando o fornecimento e a descarga de corrente. A regulação do consumo e da descarga de corrente num sistema de produção de pico preserva a vida útil a longo prazo da bateria e evita a perda da capacidade de corrente de alta velocidade.
Entre as possibilidades de mitigação de danos está a monitorização precisa do nível de energia da bateria. Os conectores nas placas de circuito impresso do sistema de gestão da bateria são uma componente essencial da transmissão de sinais, necessária para a comunicação dos níveis ativos da bateria em tempo real. Uma monitorização consistente e precisa evita a perda de sinais, níveis de energia e a própria capacidade da bateria de armazenar energia. A monitorização do estado da bateria através de sensores pode impedir que a bateria se descarregue excessivamente, causando possíveis danos internos. Os sistemas de monitorização ativa para a gestão da bateria podem também impedir que as taxas máximas de corrente elevada sejam utilizadas durante um período prolongado, o que, ao longo do tempo, leva a uma perda pequena, mas constante, do desempenho do dispositivo. O mesmo se aplica à utilização de cargas de alta intensidade ou de alta velocidade. A comunicação ativa no âmbito do sistema de gestão permite que a unidade da bateria regule a carga e utilize a carga de alta velocidade apenas nos momentos ideais de produção de energia. No caso da energia solar, por exemplo, uma estratégia para maximizar a eficiência consiste em manter a capacidade de absorção de corrente elevada apenas nos horários de pico da luz do dia. Por outro lado, uma descarga rápida da bateria resulta numa corrente de saída elevada, o que, ao longo do tempo, também pode levar a uma perda de desempenho, pelo que esta fonte de danos oposta também pode ser evitada através de um sistema de gestão de baterias otimizado e inteligentemente concebido.
Entre as possibilidades de mitigação de danos está a monitorização precisa do nível de energia da bateria. Os conectores nas placas de circuito impresso do sistema de gestão da bateria são uma componente essencial da transmissão de sinais, necessária para a comunicação dos níveis ativos da bateria em tempo real. Uma monitorização consistente e precisa evita a perda de sinais, níveis de energia e a própria capacidade da bateria de armazenar energia. A monitorização do estado da bateria através de sensores pode impedir que a bateria se descarregue excessivamente, causando possíveis danos internos. Os sistemas de monitorização ativa para a gestão da bateria podem também impedir que as taxas máximas de corrente elevada sejam utilizadas durante um período prolongado, o que, ao longo do tempo, leva a uma perda pequena, mas constante, do desempenho do dispositivo. O mesmo se aplica à utilização de cargas de alta intensidade ou de alta velocidade. A comunicação ativa no âmbito do sistema de gestão permite que a unidade da bateria regule a carga e utilize a carga de alta velocidade apenas nos momentos ideais de produção de energia. No caso da energia solar, por exemplo, uma estratégia para maximizar a eficiência consiste em manter a capacidade de absorção de corrente elevada apenas nos horários de pico da luz do dia. Por outro lado, uma descarga rápida da bateria resulta numa corrente de saída elevada, o que, ao longo do tempo, também pode levar a uma perda de desempenho, pelo que esta fonte de danos oposta também pode ser evitada através de um sistema de gestão de baterias otimizado e inteligentemente concebido.
Sistema de contacto otimizado no sistema de gestão da bateria
As ligações SMT, que são robustas e impedem a perda de sinais elétricos, são de importância crucial para a regulação da bateria. Para maximizar a autonomia e a eficiência de uma bateria, um conector deve manter o sinal mesmo em caso de movimento e tensão na placa de circuito impresso. Um conector com contacto duplo é uma excelente opção para maximizar a capacidade de deteção de um sistema de gestão destinado à monitorização do estado da bateria. Ao contrário dos sistemas de contacto convencionais com contacto de lâmina e de mola, o sistema de contacto duplo é neutro em termos de polaridade (tanto o contacto de lâmina como o de mola estão presentes em cada tomada e em cada ficha). Em cada pino é estabelecido um contacto duplo, o que garante a máxima segurança de contacto para o sinal.
A área de contacto dupla e lisa do conector Zero8 assegura uma ligação rápida e segura (ver Fig. 1). Internamente, o conector Zero8 impede ainda que os contactos sejam inseridos incorretamente durante a instalação, mergulhando-os no corpo isolante e protegendo-os assim contra danos.
A área de contacto dupla e lisa do conector Zero8 assegura uma ligação rápida e segura (ver Fig. 1). Internamente, o conector Zero8 impede ainda que os contactos sejam inseridos incorretamente durante a instalação, mergulhando-os no corpo isolante e protegendo-os assim contra danos.
O fim do desenvolvimento das baterias de iões de lítio ainda está longe de estar à vista. Os consumidores continuam a exigir que os veículos elétricos percorram distâncias cada vez maiores com uma única carga. Quanto mais ciclos de carga e descarga uma bateria passa, mais se degrada com o tempo. No entanto, um sistema de gestão de baterias bem concebido pode mitigar os danos e prolongar a vida útil.
Otimização da produção de energia através da aprendizagem automática
As novas tecnologias nas baterias, bem como nos sistemas de gestão associados, criam novas oportunidades no domínio da energia limpa. O surgimento da inteligência artificial, da aprendizagem automática e da Internet das Coisas (IoT) oferece potencial para melhorar a eficiência dos dispositivos.
A IoT, a Internet das Coisas, abrange enormes quantidades de dados provenientes de milhões de dispositivos eletrónicos. A inteligência artificial (IA) procura imitar a inteligência e a criatividade humanas para realizar determinadas tarefas. A aprendizagem automática é um subconjunto do conceito mais abrangente de IA e concentra-se na análise dos dados de IoT disponíveis, utilizando funções de IA para os interpretar. A aprendizagem automática utiliza dados e toma a melhor decisão possível sem intervenção humana direta ou instruções.
A aprendizagem automática tem o potencial de processar enormes quantidades de dados recebidos e tomar decisões em frações de segundo dentro de um sistema, sem que seja necessária a intervenção humana. Isto pode contribuir para tornar viáveis centrais de energia solar, eólica, hidráulica e das marés em grande escala. Por exemplo, a IA pode processar novas informações da IoT sobre as condições meteorológicas iminentes e, em seguida, ajustar a tecnologia de produção de energia hidráulica ou das marés para tirar partido do aumento da velocidade da água ou das marés mais altas. Os sistemas com aprendizagem automática também podem ser utilizados para a deteção de anomalias. Se, por exemplo, surgir uma fonte de perturbação externa, é possível tomar decisões sem que seja necessária a presença humana para efetuar ajustes no sistema. Em caso de mau tempo ou outras condições extremas aleatórias, a aprendizagem automática pode tomar a decisão de interromper temporariamente a produção de energia, a fim de proteger o hardware crítico contra sobrecargas e evitar falhas dispendiosas do sistema.
Para lidar com as dificuldades decorrentes de perturbações externas, um sistema tem de reconhecer o problema e reagir atempadamente. Quanto mais rapidamente um sistema de aprendizagem automática conseguir comunicar internamente, mais rapidamente se poderá adaptar. A velocidade de 25+ Gbit/s não só está presente há algum tempo na área da IoT, como também se tornou o padrão para centros de dados. No entanto, a tecnologia ainda está longe de ter atingido o seu limite. Até mesmo os requisitos do PCIe 5.0 são agora o dobro dos do seu antecessor, o PCIe 4.0, com uma taxa máxima de transferência de dados de 32 GT/s (transferências de gigabits por segundo). A escolha de um conector de alta velocidade fiável é a opção ideal para processar e interpretar as informações provenientes da área da IoT à velocidade máxima, numa solução de energia verde.
A IoT, a Internet das Coisas, abrange enormes quantidades de dados provenientes de milhões de dispositivos eletrónicos. A inteligência artificial (IA) procura imitar a inteligência e a criatividade humanas para realizar determinadas tarefas. A aprendizagem automática é um subconjunto do conceito mais abrangente de IA e concentra-se na análise dos dados de IoT disponíveis, utilizando funções de IA para os interpretar. A aprendizagem automática utiliza dados e toma a melhor decisão possível sem intervenção humana direta ou instruções.
A aprendizagem automática tem o potencial de processar enormes quantidades de dados recebidos e tomar decisões em frações de segundo dentro de um sistema, sem que seja necessária a intervenção humana. Isto pode contribuir para tornar viáveis centrais de energia solar, eólica, hidráulica e das marés em grande escala. Por exemplo, a IA pode processar novas informações da IoT sobre as condições meteorológicas iminentes e, em seguida, ajustar a tecnologia de produção de energia hidráulica ou das marés para tirar partido do aumento da velocidade da água ou das marés mais altas. Os sistemas com aprendizagem automática também podem ser utilizados para a deteção de anomalias. Se, por exemplo, surgir uma fonte de perturbação externa, é possível tomar decisões sem que seja necessária a presença humana para efetuar ajustes no sistema. Em caso de mau tempo ou outras condições extremas aleatórias, a aprendizagem automática pode tomar a decisão de interromper temporariamente a produção de energia, a fim de proteger o hardware crítico contra sobrecargas e evitar falhas dispendiosas do sistema.
Para lidar com as dificuldades decorrentes de perturbações externas, um sistema tem de reconhecer o problema e reagir atempadamente. Quanto mais rapidamente um sistema de aprendizagem automática conseguir comunicar internamente, mais rapidamente se poderá adaptar. A velocidade de 25+ Gbit/s não só está presente há algum tempo na área da IoT, como também se tornou o padrão para centros de dados. No entanto, a tecnologia ainda está longe de ter atingido o seu limite. Até mesmo os requisitos do PCIe 5.0 são agora o dobro dos do seu antecessor, o PCIe 4.0, com uma taxa máxima de transferência de dados de 32 GT/s (transferências de gigabits por segundo). A escolha de um conector de alta velocidade fiável é a opção ideal para processar e interpretar as informações provenientes da área da IoT à velocidade máxima, numa solução de energia verde.
A miniaturização continua a ser a tendência técnica em muitos setores, e o conjunto de conectores de alta velocidade «Colibri» da ept é perfeito para estações de dados, armazenamento de dados e outras funcionalidades necessárias para a IoT, a IIoT e a aprendizagem automática, bem como para redes elétricas e microrredes de armazenamento de energia.
Com o desenvolvimento de tecnologias fiáveis de energia solar, eólica, hidráulica e geotérmica, os novos produtos exigem ferramentas de gestão mais potentes. Os conectores revelaram-se cruciais para o sucesso dos sistemas de gestão de baterias de última geração e para a otimização da aprendizagem automática. No domínio das energias limpas, ainda há alguns passos a dar, e um projeto de placas de circuito impresso de alto desempenho torna os requisitos avançados de eletrificação — tais como respostas rápidas de aprendizagem automática e uma tecnologia de baterias otimizada — suficientemente viáveis para competir com o gás e o carvão, que estão a tornar-se obsoletos.
Com o desenvolvimento de tecnologias fiáveis de energia solar, eólica, hidráulica e geotérmica, os novos produtos exigem ferramentas de gestão mais potentes. Os conectores revelaram-se cruciais para o sucesso dos sistemas de gestão de baterias de última geração e para a otimização da aprendizagem automática. No domínio das energias limpas, ainda há alguns passos a dar, e um projeto de placas de circuito impresso de alto desempenho torna os requisitos avançados de eletrificação — tais como respostas rápidas de aprendizagem automática e uma tecnologia de baterias otimizada — suficientemente viáveis para competir com o gás e o carvão, que estão a tornar-se obsoletos.
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