Lidar com um "modo adormecido", quando a eletricidade não é necessária, promete melhorar muito a eficiência do sistema energético.
[Imagem: Reiko Matsushita]

Internet da Energia

A chamada internet das coisas, quando todos os objetos estariam integrados à rede, ainda está longe de cumprir todo o seu potencial por uma série de razões, das dificuldades técnicas à simples desnecessidade.

Mas uma outra vertente, muito mais justificável, ambientalmente desejável e lucrativa, está despontando: A internet da energia.

Operando de forma muito similar à internet da informação, a internet da energia consistiria em interligar todos os elementos do setor energético, começando pela geração e pelo consumo, mas também permitindo a interconexão inteligente das diversas fontes, sobretudo as fontes renováveis mas intermitentes, como solar e eólica.

Energia em pacotes

Quando as informações são enviadas pela internet normal, elas são divididas em unidades, chamadas pacotes, que são marcadas com seu destino. A internet da energia é baseada em um conceito semelhante: Etiquetas de informação são adicionadas aos pulsos de energia para criar unidades chamadas "pacotes de energia".

Com base nos pedidos vindos da ponta - seja uma indústria, uma residência ou aparelhos isolados, como um semáforo, por exemplo - esses pacotes são distribuídos e roteados pelas redes até atingirem o ponto onde são necessários.

Mas há um problema: Como os pacotes de energia seriam enviados de modo assíncrono - isto é, esporadicamente - o fornecimento de energia seria intermitente. Na internet da informação você pode usar buffers, ou simplesmente esperar um longo piscar de olhos pela chegada do restante da imagem, mas isso não é aceitável para a energia.

E os buffers não funcionam para a internet da energia porque eles exigiriam aparatos físicos para guardar os pacotes de energia que já chegaram, como baterias ou condensadores, o encarece, complica e reduz a eficiência do sistema.

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Tudo é intermitente

A boa notícia é que uma equipe de engenheiros da Universidade de Nagoya, no Japão, desenvolveu uma solução para esse problema na forma de um controlador que possui um modo de hibernação e só solicita energia quando necessário.

O equipamento faz parte uma abordagem conhecida como "controle esparso", onde os atuadores da ponta de consumo ficam ativos parte do tempo e em modo de hibernação no restante do tempo. No modo de hibernação, eles não consomem combustível ou eletricidade, levando a uma economia eficiente de energia e reduzindo a poluição ambiental e sonora. Embora o controle esparso já tenha sido testado com um único atuador, ele não fornece necessariamente um bom desempenho quando vários atuadores estão presentes. O problema de determinar como fazer isso para vários atuadores é chamado de "problema de controle de desligamento máximo".

A inovação da equipe japonesa consiste em um esquema de controle modelo para lidar com múltiplos atuadores que, em vez de tentar evitar a inserção de intermitência na rede, parte do pressuposto de que a rede é intermitente, mas os equipamentos precisam receber pacotes de forma contínua.

Para isso, o sistema possui um modo de hibernação tradicional e um modo acordado, mas no qual ele obtém os pacotes de energia previstos e controla sua liberação para quando eles são necessários. Por ser tornado controlável, o modelo passou então a ser chamado de "controle esparso gramiano" - o gramiano, ou determinante da matriz de Gram, é o indicador de que um sistema linear é controlável.

Os testes da equipe mostraram que o mecanismo funciona até mesmo para equipamentos vistos como absolutamente contínuos, como os motores elétricos.

"Podemos ver nossa pesquisa sendo útil no controle de motores de equipamentos de produção," explicou o professor Shun-ichi Azuma. "Esta pesquisa fornece um método de configuração do sistema de controle baseado na suposição de que o fornecimento de energia é intermitente. Ele tem a vantagem de eliminar a necessidade de baterias e capacitores de armazenamento. Esperamos que ele acelere a aplicação prática da internet de energia baseada em pacotes de energia."