Cientistas criam memória RAM líquida

Memória magnética

Pesquisadores criaram um "processador" inusitado.

Em vez de transistores e portas lógicas, o chip usa gotas magnéticas flutuando em microcanais cheios de água salgada.

Embora outra equipe já tenha criado um processador que funciona a ar, a equipe do Dr. John Moreland está mais interessado na memória do que em cálculos.

O minúsculo chip microfluídico usa chaves magnéticas para capturar e movimentar as gotas, criando um mecanismo similar ao das memórias de acesso aleatório dos computadores.

Movidas por campos magnéticos, as gotas vão andando pelo microcanais, podendo ser acessadas aleatoriamente como se fossem bits magnéticos de uma memória RAM.

O objetivo é usar o mecanismo para transportar moléculas usadas em bio-ensaios, como na purificação de proteínas e de DNA, ou na separação celular - as moléculas são transportadas a bordo das gotas magnéticas.

Memória líquida

Os biochips tradicionais usam bombas e válvulas para movimentar líquidos ou partículas ao longo de microcanais.

A ideia de usar partículas magnéticas não é nova, mas ela exige um suprimento contínuo de energia, o que aquece o chip e atrapalha as análises, quando não danifica totalmente as moléculas.

Os pesquisadores resolveram o problema usando o mesmo sistema utilizado nas cabeças de leitura dos discos rígidos.

"É uma forma totalmente nova de pensar a microfluídica," diz Moreland. "O legal aqui é que é um ímã permanente e chaveável - depois que ele é 'ligado', não precisa mais de energia. Você precisa de energia por menos de um microssegundo, o que evita o aquecimento."

A segunda vantagem é que o chip cria um mecanismo para manipulação de qualquer uma das gotas de forma independente, criando um novo conceito de memória de acesso aleatório magnético.

Lendo os bits líquidos

Qualquer um dos "bits" - a gota com suas biomoléculas - pode ser prontamente manipulado e colocado na posição desejada para cada análise.

O biochip de demonstração possui duas linhas paralelas com 12 chaves magnéticas cada uma, chamada válvulas spin, do mesmo tipo das que são usadas nas cabeças de leitura dos discos rígidos.

A precisão obtida é tão grande que cada gota pode até mesmo ser girada antes ser colocada na posição adequada para sua "leitura" - que pode ser uma leitura de fato, que identifique a molécula, ou sua colocação junto a outra para uma reação química.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica

Micro-geradores para evitar apagões

Geradores locais

Depois de alguns apagões, todos os brasileiros sabem como pode ser frágil a estrutura de distribuição de energia elétrica. Em um sistema saturado, um simples raio é capaz de deixar vários estados sem energia por várias horas. Mas se engana quem acha que apagão é "privilégio" dos brasileiros. Em 1996, a queda de uma torre de transmissão no estado do Oregon (Estados Unidos) deixou 12 milhões de pessoas em 8 estados sem eletricidade.

Preocupados com essa vulnerabilidade, pesquisadores dos Laboratórios Berkeley estãodesenvolvendo uma nova forma de geração de energia elétrica.

Em vez de se basear em grandes usinas, o novo sistema utiliza pequenos geradores, capazes de alimentar prédios, parques industriais ou mesmo casas residenciais. Os cientistas acreditam que o novo sistema poderá atender à crescente necessidade de energia dos consumidores, sem sobrecarregar o frágil sistema de distribuição.

"Faltas de energia catastróficas e generalizadas como a de 1996 serão impossíveis," diz Chris Marnay, um dos engenheiros participantes do projeto. "Se nos sentamos hoje paradesenvolver um sistema de energia a partir do zero, nosso projeto não pode se parecer com o que temos hoje," completou ele.

Micro-redes elétricas

Em vez de contar apenas com grandes usinas geradoras, uma porção substancial da necessidade nacional de energia elétrica pode ser suprida com pequenos geradores, tais como motores reversíveis, microturbinas, células a combustível e sistemas fotovoltaicos.

Uma pequena rede desses geradores, cada um dos quais produzindo não mais do que 500 kilowatts, poderá prover energia com segurança para qualquer coisa, desde uma indústria até um bairro residencial.

Esta micro-rede elétrica aparecerá para a rede elétrica tradicional como qualquer um de seus participantes, fornecedor ou consumidor. E a micro-rede poderá se ligar ou desligar da rede principal quando conveniente, sem qualquer aviso. Quando a rede principal oferecer energia mais barata, a micro-rede desativa seus geradores e passa a comprar energia; mas se houver uma falha no fornecimento, ou nos horários nos quais a energia da rede principal é mais cara, a micro-rede se isola e passa a fornecer aos seus consumidores.

A micro-rede pode ser também dotada de recursos como a capacidade de desativação de equipamentos não críticos durante momentos de pico ou de falta de energia na rede principal. Isto garante fornecimento contínuo para computadores essenciais, infraestrutura de comunicações e sistemas de controle, essenciais para o funcionamento da economia.

Estratégias inovadoras

Micro-redes têm outras vantagens, mas não é uma coincidência o fato de que a confiabilidade está no topo de sua lista. O conceito está sendo desenvolvido por um consórcio chamado "Consortium for Electric Reliability Technology Solutions" (Consórcio para soluções tecnológicas para confiabilidade elétrica).

Além das micro-redes, o consórcio também trabalha em outras estratégias inovadoras, incluindo o gerenciamento de redes de transmissão em tempo real e a análise de como um mercado aberto de eletricidade pode afetar a confiabilidade do sistema.

O grupo irá também efetuar o primeiro teste de uma micro-rede em 2004, no qual três microturbinas e vários consumidores serão ligados em um ambiente operacional.

Chris Marnay e seus colegas estão também desenvolvendo um modelo de computador que define os melhores candidatos à adoção de uma micro-rede e por quê. O trabalho enfatiza o fato de que restrições quanto à qualidade do ar, códigos de zoneamento urbano e limitação de locais disponíveis significarão que algumas micro-redes poderão utilizar apenas geradores limpos e silenciosos, como células a combustível.

Eficiência na geração de energia

Outra grande vantagem das micro-redes explora um desperdício das grandes geradoras. Entre 60 e 80 por cento da energia consumida por uma termelétrica não é convertida em eletricidade, é desperdiçada na forma de calor. E calor não pode ser armazenado ou transportado.

Mas no caso de uma micro-rede, como os geradores estarão ao lado dos consumidores, o calor poderá ser aproveitado, por exemplo, para aquecimento de água. "Nós estamos colocando a geração de energia onde o calor é necessário, senão teríamos que descartá-lo," disse Marnay.

Uma micro-rede pode também transformar-se em fornecedora da rede principal, sempre que o consumo de seus participantes for baixo. Ao invés de simplesmente retirar energia da rede, esses participantes da micro-rede estariam também fornecendo energia para o sistema, aumentando a qualidade do fornecimento de energia como um todo.

As micro-redes estão também se tornando competitivas. Os pequenos geradores mais recentes podem produzir eletricidade quase tão barata quanto as grandes plantas, principalmente se os benefícios do aproveitamento do calor forem levados em conta. Além disso, avanços recentes na eletrônica de potência permitiram, pela primeira vez, que inversores conectem pequenos geradores solares à rede elétrica principal.

E os geradores estão se tornando menores. No futuro, mesmos os carros poderão se tornar fornecedores de energia. Veículos dotados de células a combustível poderão estacionar em locais especialmente preparados e fornecer energia elétrica para a rede.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica

Menor circuito eletrônico do mundo revela poderes quânticos

Além da miniaturização

Engenheiros criaram aquele que pode ser o menor circuito eletrônico já fabricado.

O circuito é formado por dois fios separados por 15 nanômetros - o equivalente a cerca de 150 átomos.

A demonstração de uma funcionalidade eletrônica nessas dimensões tem um impacto direto sobre a velocidade e o consumo de energia dos circuitos eletrônicos como um todo, seja um processador de computador, uma TV ou um telefone celular.

Embora já existam diversos experimentos com circuitos moleculares e até com transistores atômicos, Guillaume Gervais e seus colegas fizeram uma ponte entre o mundo molecular e o mundo da eletrônica tradicional.

E o resultado foi muito além do que seria esperado de uma simples miniaturização.

Poderes quânticos

Os pesquisadores se surpreenderam ao descobrir que, colocados em tal proximidade, um dos nanofios exerce uma influência sobre o outro, fazendo-o assumir uma carga que pode ser positiva ou negativa.

Isto significa que a corrente elétrica que circula em um dos fios pode produzir uma corrente no outro fio que pode ter o mesmo sentido ou o sentido oposto - ou 0 ou um 1.

Esses "fios quânticos unidimensionais" funcionam em acordo com as leis da física quântica, mas alteram completamente o que se sabia sobre o funcionamento dos componentes eletrônicos conforme eles são miniaturizados.

Uma possível decorrência da descoberta é que o calor gerado no interior de um chip poderia ser capturado por nanofios colocados nas proximidades dos transistores, e usado para alimentar componentes adicionais ativos.

Ou seja, o calor dissipado por alguns componentes seria usado como alimentação de uma outra camada de componentes adicionais, que se somariam para otimizar o funcionamento do chip como um todo.

Ou, mais no futuro, chips nanoeletrônicos poderiam basear seu funcionamento integralmente nesses componentes quânticos.

Bibliografia:

Positive and negative Coulomb drag in vertically integrated one-dimensional quantum wires
D. Laroche, G. Gervais, M. P. Lilly, J. L. Reno
Nature Nanotechnology
Vol.: 6, Pages: 793-797
DOI: 10.1038/nnano.2011.182

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica

Gerador ultra-miniaturizado de 2,5 MW vale por uma usina

Gerador de alta rotação


A empresa de tecnologia Electrodynamics Associates apresentou na semana passada nos Estados Unidos um "microgerador multi-megawatt".

O pequeno gerador ultra-miniaturizado atingiu um pico de geração de energia de 2,5 MW.

A potência, que é 10 vezes superior à marca alcançada pelos melhores geradores já demonstrados anteriormente, foi obtida por um equipamento que pesa pouco mais de 200 quilogramas.

O único detalhe técnico divulgado foi que o pico de geração de 2,5 MW foi atingido a uma rotação sustentada de 15.000 rpm (rotações por minuto).

Datacenters e aviões

"Estes geradores possuem sistemas de lubrificação e refrigeração a óleo para otimizar a potência e reduzir o peso total," afirmou a empresa, durante a apresentação do microgerador.

Devido aos segredos industriais, a empresa não deu maiores detalhes sobre esses sistemas e se recusou a responder questões sobre o mecanismo de ímãs permanentes utilizado.

A empresa afirmou que os microgeradores serão úteis para compor sistemas de geração de eletricidade de emergência para empresas que possuam múltiplosdatacenters e para abastecer aeronaves cujos equipamentos tenham grandes exigências de energia.

Mas as possibilidades vão muito além. O conceito de redes de distribuição inteligentes, por exemplo, contempla o surgimento de pequenos fornecedores de energia que, munidos de um gerador multi-megawatt como este, já não serão tão pequenos assim.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/12/2011

Potencial Eólico do País Supera o Hidrelétrico

Seguimento atrai investimentos e projeção de geração de energia salta de 143 GW para pelo menos 300 GW.

Brasília. Em menos de uma década, a energia eólica conquistou espaço no mercado brasileiro, atraiu investimentos bilionários e tem hoje potencial superior ao hidrelétrico. Levantamento inédito da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), com base nas informações recebidas pelas empresas, está  redimensionando de 143  gigawatts (GW) para pelo menos 300 GW o potencial de geração de energia eólica no país. No caso da hidroeletricidade, são estimados 261 GW.

O coordenador de Tecnologia e Inovação em Energia do Ministério da Ciência e Tecnologia

(MCT),Eduardo Soriano, lembra que a primeira turbina eólica para geração de energia elétrica conectada à rede foi instalada na Dinamarca em 1976.

"Hoje existem mais de 30 mil turbinas eólicas no mundo. Elas também começaram a crescer em  tamanho. Antes elas cabiam numa sala; hoje os postes que seguram as turbinas podem ter até 120 metros de altura", observa.

Os dados coletados na pesquisa farão parte de um sistema que já está pronto mas que só deve se tornar público no fim do ano. A ideia é garantir ao mercado o maior número de informações sobre os ventos e as localidades de maior incidência em tempo real, segundo o presidente da EPE, Maurício Tolmasquim.

Preço da energia eólica

Apesar do crescimento recente, utilizar o potencial dos ventos ainda é novidade no Brasil. O primeiro leilão de comercialização de energia, voltado exclusivamente para fonte eólica, foi realizado em 2009.

O resultado foi a contratação de 1,8 Gigawatt (GW), distribuídos em 71 empreendimentos de geração eólica em cinco estados das regiões Nordeste e Sul.

Já no leilão de 2010, foram contratadas mais 70 usinas eólicas, com potência total de 2 GW, também distribuídos em vários estados.

Um dos motivos que estão estimulando o investimento em energia eólica no Brasil é o preço   competitivo no mercado em relação às outras energias.

Segundo Eduardo Soriano, as primeiras instalações tinham preços cerca de duas a três vezes maiores na comparação com o custo atual.

"Nos últimos anos, houve leilões específicos para energia eólica. Os primeiros preços beiravam R$ 300,00/megawatts hora. No leilão de 2009 foi em torno R$ 148,00 e no leilão 2010 foi de R$ 130,00. Então se pode ver que houve uma redução de preços da energia eólica no Brasil e ela está entrando de uma forma muito competitiva", informa o especialista.

Energia limpa

Outro ponto favorável à energia eólica é a necessidade de compor matrizes energéticas mais limpas, renováveis e menos poluentes. O Brasil já é um dos países que têm mais energias renováveis na sua matriz energética: em torno de 45% da energia produzida no Brasil vem de fonte renovável, sendo 90% na geração de energia elétrica.

A energia eólica contribui para a manutenção dos altos índices de energias renováveis da matriz energética brasileira, mas na avaliação de Soriano, ela não pode ser encarada com uma solução definitiva e o Brasil não pode desprezar outras opções. Ele alerta que é fundamental para um país não depender de uma só fonte de energia.

"[É necessário] diversificar as fontes. Vamos supor que o vento pare. Não vai ter energia?", indaga. "Então é preciso ter uma diversificação, um pouco de energia eólica, hidráulica, termonuclear, termelétrica, carvão e óleo. É preciso ter as várias fontes funcionando em conjunto para que se possa ter uma segurança energética", sustenta.

Por conta da instabilidade dos ventos, a energia eólica compõe o sistema brasileiro de distribuição de energia e não chega a atender uma cidade específica. É conectada às várias linhas de distribuição de energia espalhadas pelas diversas regiões brasileiras.

Além da região Nordeste, os ventos do Sul do país e também do Rio de Janeiro concentram os ventos com potencial para a geração de energia, especialmente, na faixa do litoral. Ao contrário de locais como a Dinamarca, que possui usinas eólicas no mar, no Brasil elas estão instaladas em terra.

Investimento e pesquisa

O investimento governamental também incentiva o crescimento do setor. As primeiras instalações surgiram a partir de um programa do Ministério de Minas e Energia, o Proinfa (Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica), que subsidiou a energia eólica no Brasil, além de outras alternativas como a geração a partir da bioenergia e a energia hidráulica de pequeno porte.

Desde 2002, o MCT investe recursos em pesquisa, principalmente na produção de peças, parques e sistemas para geradores eólicos, tais como: conversores, elementos mecânicos de torres, sistemas de controle, aerogeradores de pequeno porte, pás etc.

Em 2009 e 2010, o ministério implementou editais de subvenção econômica com recursos do Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT), direcionado para empresas, nos quais foram aprovados 14 projetos envolvendo recursos da ordem de R$ 25 milhões (incluindo as contrapartidas empresariais).

Tais investimentos, aliados aos incentivos governamentais para a implantação da energia eólica na matriz energética, têm alavancado no Brasil o mercado de peças e partes, o que está contribuindo com o aumento dos índices de nacionalização dos aerogeradores que estão sendo produzidos no país por diversas empresas. Alguns itens como pás, estão sendo exportados para diversos países do mundo.

Profissionais na área de energia

Agora o grande desafio a ser superado é a falta de mão-de-obra especializada e de laboratórios capacitados. Para isso, o MCT deve lançar, ainda neste ano, um edital, no valor em torno de R$ 15 milhões, para formar recursos humanos de alto nível (pós-graduação, mestrado e doutorado) e criar laboratórios nos diversos estados, com prioridade para os locais com projetos em energia eólica.

A carência de profissionais na área de energia é uma situação preocupante na avaliação de Eduardo Soriano. De acordo com ele, está faltando engenheiros e técnicos no mundo inteiro na área de projetos, de implantação e de operação de energia eólica. O que representa uma deficiência que precisa ser suprida para dar suporte a esse crescimento da energia eólica.

"Para ser competitivo, não basta ter só ventos, equipamentos e uma política de implantação de energia eólica. Precisamos ter também recursos humanos e laboratórios pra dar suporte a esse crescimento da energia eólica no Brasil", reforça Soriano.

Fontes: Jornal O GLOBO & site Inovação Tecnológica.