23/05/2013 16h24 - Atualizado em 23/05/2013 19h09

Esfriando a bateria

B. Piropo
por
Para o TechTudo

GCoreLab é uma empresa de Singapura cujo objetivo é desenvolver tecnologias “limpas” para sistemas de arrefecimento, recuperação de energia térmica ou qualquer outro tipo de gerenciamento de calor. Seu alvo principal são os sistemas de trocas de calor nos novos veículos elétricos, inclusive aéreos, para manter a temperatura das baterias em limites seguros. Sua missão é tornar-se a líder mundial no setor, o que para uma companhia criada há dois anos demonstra no mínimo uma enorme confiança em sua equipe, que segundo o sítio da Empresa é formada por profissionais com décadas de experiência nos campos de arrefecimento e baterias elétricas nos EUA, China e Singapura. Na página acima citada há uma apresentação que descreve algumas das realizações e sistemas comercializados pela GCoreLab. Se você a acompanhar verá que campo de trabalho da GCoreLab não se restringe ao dos veículos elétricos automotivos mas se estende para muito além dele, incluindo o arrefecimento de centrais de dados (“data centers”), sistemas de eletrônica embarcada em aviões (aviônica) e mais um monte de outros.

GPC20130523_1GCoreLab (Foto: Divulgação)

Inclusive o das prosaicas baterias de íon de lítio que equipam nossos computadores portáteis, telefones espertos e tabletes.

Sim, porque apesar de seu aspecto pacífico, essas baterias têm um espírito selvagem. Por exemplo: elas são formadas por um conjunto de células interconectadas. Quando, em virtude da demanda excessiva, uma célula superaquece, ela pode causar uma reação que se propaga às células vizinhas (um fenômeno denominado “thermal runway propagation”) que pode fazer todo o conjunto explodir (acha que estou exagerando? Então veja com atenção este vídeo do YouTube).

Se de certa forma pode-se achar natural que uma bateria exploda por superaquecimento, dificilmente alguém esperaria que algo semelhante ocorresse por excesso de frio (na verdade, não existe “excesso de frio”, o que existe é “escassez de calor”, mas vamos deixar de lado tais sutilezas técnicas). Mas ocorre. Veja neste pequeno artigo o relato de uma jovem senhora norueguesa que dirigia seu carro deliciando-se com a música que fluía de seu iPhone quando o bicho simplesmente explodiu em virtude das temperaturas excessivamente baixas a que estava exposto. E há outros relatos confirmando que também o frio extremo pode causar a explosão de uma bateria de íon de lítio.

A verdade é que a bateria é o calcanhar de Aquiles dos dispositivos portáteis. Seja porque sua capacidade de fornecer toda a potência que os aparelhos demandam é limitada, seja porque o período durante o qual podem reter cargas não é suficiente ou ainda seja porque, mesmo sendo recarregáveis, o tempo que leva para repor toda a carga é excessivo, jamais conheci um usuário que esteja completamente satisfeito com as baterias de seus penduricalhos eletrônicos.

Que, além do mais, esquentam.

Mas de uma vez já me surpreendi com a temperatura subitamente elevada de meu telefone celular. Ou de meu computador portátil quando apoio sua base em minha mão espalmada para transportá-lo com ele ligado. Aquele treco esquenta. E olhe que não sou dado a joguinhos nem uso quaisquer outros aplicativos que consumam muita potência.

Quando o superaquecimento se manifesta em uma máquina de mesa, um destes monstrengos superpotentes concebidos para jogos com uma enorme capacidade de dissipar calor, os aficionados resolvem o problema com arrefecimento a água: um radiador externo e um conjunto de tubos por onde circula água transportando calor para a parte externa do gabinete e lá o dissipando na atmosfera. Mas eu não consigo conceber uma delicada senhorinha dialogando com seu príncipe encantado através de um telefone celular refrigerado a água. E o sistema também não é muito indicado para máquinas portáteis de tamanho maior, já que não convém carregar por aí uma caixa plástica com um reservatório cheio de água e repleto de circuitos eletrônicos no interior dos quais flui esta água.

Portanto, quem está preocupado com a dissipação do calor gerado com as baterias dos dispositivos portáteis tem que pensar em uma solução mais engenhosa.

E a GCoreLab pensou. E não somente pensou como solicitou – e recebeu – um financiamento de 482 mil dólares americanos exclusivamente para pesquisar um sistema concebido por sua equipe para não apenas dissipar calor, mas regularizar a energia das baterias de dispositivos portáteis. Um sistema cujo diagrama esquemático é mostrado na figura 2 e foi obtido do artigo de Victoria Ho no Tech Crunch intitulado "Gcorelab Gets $482,000 For New Battery Cooling Technology" e que, garante a empresa, embora use a mesma quantidade de energia dos sistemas de arrefecimento a água, é de 50% a 80% mais eficiente mesmo usando ar para transportar calor, um método historicamente menos eficiente.

GPC20130523_2Diagrama do GCoreLab (Foto: Divulgação)

Como eles conseguiram esta mágica?

O “pulo do gato” está no uso de um conjunto de sensores e interruptores que podem orientar (inclusive inverter, para resolver o problema de falhas nas temperaturas excessivamente baixas) o fluxo de energia térmica no interior do dispositivo. O ponto do sistema que troca calor com a bateria é um conjunto de placas metálicas paralelas assinalado no esquema como “Battery Cooling Plates” (placas de arrefecimento da bateria). Já o ponto onde o calor é dissipado para a atmosfera é um irradiador de calor (“Radiator”, na figura). E se isto se parece muito com os sistemas convencionais de arrefecimento usando dissipadores de calor, é porque de fato é parecido. Mas há diferenças fundamentais.

Como acima mencionado, os componentes chave são os sensores de calor. São eles que monitoram o sistema permanentemente e decidem o que fazer com o fluxo de calor. E o sistema é tão flexível que, como mencionado acima, pode mesmo inverter o fluxo de energia em situações como a que fizeram o iPhone explodir sob frio extremo.

É este sistema de sensores que opera a válvula de quatro posições (“4 way valve”, na figura) que, em sistemas maiores (como ônibus movidos a motores elétricos autônomos) pode mesmo usar o sistema de ar refrigerado para esfriar o ar (no componente designado como “Chiller”, na figura), em vez de simplesmente dissipar o calor na atmosfera.

Um dos sócios fundadores da GCoreLab, Ray Kung, declarou a Victoria que, enquanto o restante da indústria se esforça para desenvolver e aperfeiçoar técnicas baseadas em líquidos para transporte de calor e arrefecimento, sua empresa pretende fornecer uma alternativa mais barata e muito mais eficiente.

Se ele tiver razão e a empreitada for bem sucedida, terá concebido uma técnica capaz de revolucionar a indústria de baterias não apenas para pequenos dispositivos eletrônicos mas também para veículos automotores de grande porte e qualquer outro tipo de aplicação.

Vamos torcer para dar certo.

B. Piropo

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