Un camino se abre hacia las baterías que duran (casi) para siempre

Hoy en día, cuando una batería se agota, normalmente necesita recargarse manualmente, pero se están desarrollando nuevos enfoques para ayudar a que esta fuente de energía dure indefinidamente.

Las baterías autosostenibles son necesarias para las actividades en las que se utilizan sensores. Estas incluyen el seguimiento a largo plazo de especies silvestres como los zorros voladores, las evaluaciones plurianuales de la biodiversidad en selvas tropicales australianas y el Amazonas o el estudio de la salud de la Gran Barrera de Coral; con lo cual, requieren de una provisión de energía asegurada que garantice la inmediatez al envío remoto de datos, cuando sea necesario. Y es en estas actividades donde la recolección de energía es muy útil.

La recolección permite que la energía se recoja directamente del medio ambiente, por ejemplo, proveniente del sol o la vibración. Pero al igual que la eólica o la solar utilizadas para la red eléctrica, la recolección de energía para la tecnología móvil proporciona un suministro de energía intermitente e impredecible. Esto plantea el desafío de encontrar el modo de alimentar estos dispositivos cuando más se necesita.

Para abordar el problema, hemos⁽*⁾ diseñado un marco de software que puede adaptar las tareas de detección y cálculo de un dispositivo, basándose en una previsión de la energía recolectada. Esto asegura que el sensor pueda recoger y enviar los datos necesarios sin quedarse sin corriente.

Funcionamiento neutral de energía

Nuestro software tiene como objetivo ayudar a los dispositivos a operar de una manera neutral de energía, de modo que la batería dure indefinidamente o hasta que se agoten los ciclos de recarga. Un ejemplo es el dispositivo de seguimiento Camazotz que utilizamos para investigar a los zorros voladores. Esta tecnología va unida a los animales utilizando collares, y recoge datos GPS para entender sus movimientos. También tiene una batería minúscula y un panel solar para recargarse diariamente.

El software puede predecir la disponibilidad de animales y energía, y utilizar estos datos para determinar los horarios adecuados para el uso de sensores. Esto asegura que la energía necesaria para obtener las muestras GPS no exceda la que se espera obtener a través de los paneles solares.

Este marco también puede utilizarse para dispositivos de consumo como smartphones y portátiles. Pero el tiempo que dure la batería todavía dependerá del número máximo de veces que se pueda recargar antes de acabar su vida útil. Otros investigadores están explorando la detección de energía positiva, obtenida del movimiento humano, que a su vez puede accionar un dispositivo wearable. Además de proporcionar cierta cantidad de energía, también provee de información sobre la actividad humana (por ejemplo, si el usuario camina o corre).

Proteger el medio ambiente 

Por supuesto, hay en marcha proyectos para crear dispositivos que funcionen indefinidamente en estado salvaje. Con el tiempo, las baterías pueden verter productos químicos dañinos como níquel, cadmio o ácido fluorhídrico en el ambiente, o incluso incendiarse bajo calor extremo. Al monitorear la salud de la Gran Barrera de Coral con los sensores, cualquier dispositivo alimentado por baterías debe estar completamente sellado y aislado del agua. El desarrollo de baterías que se biodegradan es una dirección interesante que podría reducir el impacto ambiental de los grandes sistemas de detección.

Otros investigadores están experimentando con baterías disolubles usando soluciones de seda, melanina de pigmento de piel y agua salada para electrolitos. El bienestar de los animales también debe ser considerado: los dispositivos para el seguimiento de la vida silvestre a largo plazo deben ser lo suficientemente livianos y pequeños para que los especímenes puedan moverse normalmente mientras los portan.

La ética de las baterías que duran para siempre

Desde una perspectiva filosófica, la creación de dispositivos con potencia indefinida que puedan sentir, pensar y actuar nos acerca a crear formas de vida artificiales. Si sumas esto a una capacidad para reproducirse a través de la impresión 3D, por ejemplo, y para aprender su propio código de programa, obtienes los componentes esenciales para la creación de una especie autosostenible de máquinas.

Pero los dispositivos autoalimentados con baterías también pueden seguir recolectando datos de su entorno más allá de su misión. Lo que conduciría potencialmente a la recolección de datos no deseados que podrían interferir en la privacidad o tener implicaciones políticas.

Motivados por los riesgos de estos dispositivos, algunos fabricantes han creado aparatos de detección sin batería para evitar la necesidad de recargarla y eliminar así el riesgo ambiental que suponen. Esto abre el camino a nuevas aplicaciones, tales como la colocación de sensores en el cuerpo humano y de los animales para la detección fisiológica, que, en lugar de tener un almacenamiento continuo de energía, pueden utilizar ondas de radio de campo u otras fuentes de energía cercanas para realizar un conjunto limitado de operaciones de detección o de cálculo bajo demanda.

Son similares en concepto a la identificación pasiva de radiofrecuencia (RFID), pero pueden proporcionar más información. El inconveniente es que esta tecnología solo funciona bajo condiciones específicas. En particular, requiere que la fuente de energía esté a una distancia muy corta del dispositivo pasivo.

La sostenibilidad energética será vital en el futuro cercano para todas las aplicaciones, desde la detección y el seguimiento de animales hasta el transporte marítimo y la logística. Las empresas ya han comenzado a introducir servicios de valor agregado como la logística basada en sensores para entregar información en tiempo real sobre envíos de alto valor. El funcionamiento sostenible de los sensores solo estimulará esta tendencia.

* Este artículo ha sido escrito por Raja Jurdak y Brano Kusy, investigadores del Grupo de Investigación de Sistemas de Detección Distribuida (CSIRO).

Traducido por Beatriz de Vera. Este artículo se publicó originatmente en 'The Conversation'.
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