Energia solar agora com fibras ópticas

Pesquisadores do Georgia Institute of Technology criam sistema de fibra óptica que converte energia solar em eletricidade.

Além de maleável, esse sistema móvel não necessariamente precisa ser colocado em cima de telhados – como acontece com os painéis solares. Para os pesquisadores, isso poderia ser uma alternativa a arquitetos e designers na hora de incorporar a tecnologia solar.


O sistema é composto de nanoestrturas de óxidos de zinco recobertas com material de células solares sensível a luz.

Dessa forma, a luz do sol entra na fibra óptica e passa por nanofios, onde interage com moléculas para produzir corrente elétrica. Um eletrólito líquido entre os nanofios coleta essa carga e o resultado é um sistema híbrido de nanofios e fibras ópticas.

A cada vez que a luz é refletida dentro da fibra, ela interage com as nanoestrturas cobertas com as moléculas e, como há múltiplas reflexões dentro da fibra, aumentam as chances de interação.

Por enquanto, a eficiência é de 3.3%, mas ela deve chegar logo em breve a 7% ou 8%. Esses números são mais baixos do que os das células solares de silício, mas o intuito da pesquisa não é substituir essa tecnologia, e sim criar alternativas e outras possibilidades de aplicação.

Fibra óptica, 3G, DSL, WiMax, cabo e PLC.

Qual dessas tecnologias levará a internet aos usuários nos próximos anos?

O Brasil chegou ao final de 2008 com 11,81 milhões de conexões banda larga, um crescimento de 45,9% em relação aos 8 milhões do fim de 2007. A popularização do acesso em alta velocidade se deu principalmente pelo crescimento no número de PCs vendidos, além de planos mais com preços mais acessíveis. As informações são do Barômetro da Cisco.

Um dos grandes responsáveis pelo salto ocorrido no ano passado foi o 3G. O acesso via modem 3G, que mal era contabilizado na pesquisa do início do ano passado, terminou o ano com 16,8% de todas as conexões de banda larga no Brasil. O ano passado também foi marcado pelo início de ofertas de novas tecnologias, como WiMax, PLC (banda larga via rede elétrica) e a FTTH (Fiber To The Home). Mas como deve ser o cenário da banda larga nos próximos cinco anos?

Como Surgiu Cabo de Fibra Óptica

A comunicação com fibra óptica tem suas raízes nas invenções do século XIX. Um dispositivo denominado Fotofen convertia sinais de voz em sinais óticos utilizando a luz do sol e lentes montadas em um transdutor que vibrava ao entrar em contato com o som.
A fibra óptica em si foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kanpany, ela se tornou mais prática durante os anos 60 com o surgimento das fontes de luz de estado sólido, raio lazer e os LEDs (do inglês light-emitting diodes), e das fibras de vidro de alta qualidade livres de impurezas. As companhias telefônicas foram as primeiras a se beneficiar do uso de técnicas de fibra ótica em conexões de longa distância, em meados da década de 1980, foram estendidos, nos Estados Unidos e no Japão, milhares de quilômetros de cabos de fibra óptica para estabelecer comunicações telefônicas.
As fibras ópticas são usadas em vários equipamentos médicos projetados para examinar o interior do corpo, uma vez que as imagens transmitidas podem ser ampliadas e manipuladas para permitir uma observação mais detalhada de cavidades do organismo. Recorre-se também à fibra óptica nos estudos de física e engenharia nuclear para a visualização das operações que se realizam na inspeção do núcleo dos reatores.

Fibra Óptica-Funcionamento

Como Funciona
A, transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas.
A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo e o revestimento. No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total.
As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas eletromagnéticas (como a luz) uma vez que são transparentes e podem ser agrupadas em cabos. Estas fibras são feitas de plástico ou de vidro. O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes a gama da luz infravermelha.
O meio de transmissão por fibra óptica é chamado de "guiado", porque as ondas eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas unidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado de "não-guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de dez elevados à nona potência a dez elevados à décima potência, de bits por segundo (cerca de 1gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente.
Cabos fibra óptica atravessam oceanos. Usar cabos para conectar dois continentes separados pelo oceano é um projeto monumental. É preciso instalar um cabo com milhares de quilômetros de extensão sob o mar, atravessando fossas e montanhas submarinas. Nos anos 80, tornou-se disponível, o primeiro cabo fibra óptica intercontinental desse tipo instalada em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital. Desde então, a capacidade dos cabos aumentou. Alguns cabos que atravessam o oceano Atlântico têm capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos.
Para transmitir dados pela fibra óptica, são necessários equipamentos especiais, que contém um componente foto emissor, que pode ser um diodo emissor de luz (LED) ou um diodo laser. O foto emissor converte sinais elétricos em pulsos de luz que representam os valores digitais binários (zero e um). Tecnologias como WDM e DWDM fazem a multiplexação de várias informações e a transformam em um único pulso de luz.
Vantagens
Em Virtude das suas características, as fibras ópticas apresentam bastantes vantagens sobre os sistemas elétricos:
• Dimensões Reduzidas
• Capacidade para transportar grandes quantidades de informação (Dezenas de milhares de conversações num par de Fibras);
• Atenuação muito baixa, que permite grandes espaçamentos entre repetidores, com distância entre repetidores superiores a algumas centenas de quilômetros.
• Imunidade às interferências eletromagnéticas;
• Matéria-prima muito abundante;
Desvantagens
• Custo ainda elevado de compra e manutenção
Aplicações
Uma característica importante que torna a fibra óptica indispensável em muitas aplicações é o fato de não ser susceptível à interferência eletromagnética, pela razão de que não transmite pulsos elétricos, como ocorre com outros meios de transmissão que empregam os fios metálicos, como o cobre. Podemos encontrar aplicações do uso de fibra óptica na medicina (endoscopias, por exemplo) como também em telecomunicações em substituição aos fios de cobre.
Tipos de fibras
As fibras ópticas podem ser basicamente de dois modos:
• Mono modo:
· Permite o uso de apenas um sinal de luz pela fibra.
· Dimensões menores que as fibras ID.
· Maior banda passante por ter menor dispersão.
· Geralmente é usado laser como fonte de geração de sinal.
• Multímodo:
· Permite o uso de fontes luminosas de baixa ocorrência tais como LEDs (mais baratas).
· Diâmetros grandes facilitam o acoplamento de fontes luminosas e requerem pouca precisão nos conectores. Muito usado para curtas distâncias pelo preço e facilidade de implementação pois a longa distância tem muita perda.