Trasformare il calore di scarto e le buone vibrazioni in energia verde
Ogni volta che camminiamo o corriamo, produciamo energia. «A ogni passo, esercitiamo una pressione sul terreno e sulle suole delle nostre scarpe che, a sua volta, crea minuscole vibrazioni, vibrazioni che producono energia», spiega Cintia Mateo Mateo, ricercatrice senior nel campo dei materiali avanzati presso il Centro tecnologico AIMEN. Secondo Mateo, questo fenomeno si chiama piezoelettricità e potrebbe essere utilizzato per generare elettricità. Purtroppo, tutta questa energia viene sprecata. Allo stesso modo, la differenza di temperatura generata dal corpo quando facciamo esercizio fisico potrebbe essere trasformata in energia elettrica. Ma ancora una volta, in mancanza dei giusti materiali termoelettrici, questa energia viene sprecata. Ma questa situazione potrebbe cambiare presto, anche grazie ai sistemi di raccolta di energie che AIMEN sta sviluppando con il supporto del progetto InComEss, finanziato dall’UE.
Generazione di energia verde dalle vibrazioni meccaniche e dal calore termico di scarto
Il progetto si proponeva di dimostrare come i dispositivi piezoelettrici e termoelettrici possano essere utilizzati per raccogliere le vibrazioni meccaniche o le differenze di temperatura disponibili e utilizzarle per generare energia verde per alimentare le reti di sensori wireless (WSN). Ma non preoccupatevi: il progetto non ha intenzione di collegare questi dispositivi agli esseri umani e per trasformarli in criceti produttori di energia. «I nostri obiettivi sono stati la raccolta e lo stoccaggio di energia proveniente dalle vibrazioni e dal calore di scarto prodotti nei settori automobilistico e aerospaziale», spiega Mateo, che si è occupata del coordinamento del progetto. In un caso di studio, ad esempio, un generatore termoelettrico è stato collegato al sistema di scarico di un veicolo, dove poteva generare elettricità dalla differenza di temperatura prodotta dal moto iniziale dell’auto. «Utilizzando l’energia raccolta, siamo riusciti a monitorare il livello di carburante di un veicolo ogni 1,5-2 minuti, a seconda delle condizioni di guida e del flusso dei gas di scarico», aggiunge Mateo. Per quanto riguarda lo scenario aerospaziale, il progetto ha collegato un generatore combinato piezoelettrico e termoelettrico alle ali di un aereo. Il sistema trasforma le vibrazioni e le differenze di temperatura che si verificano nell’ala in energia elettrica che può essere utilizzata per trasmettere dati a una piattaforma internet delle cose (IoT) ogni due minuti.
Energia insufficiente per alimentare i nodi di sensori wireless
Sebbene i prototipi fossero in grado di generare elettricità dalle vibrazioni meccaniche o dal calore termico di scarto, non si sono rivelati sufficienti ad alimentare completamente le WSN. «Decisi a non sprecare un’occasione, abbiamo deciso di utilizzare i casi di studio per dimostrare il funzionamento del circuito di condizionamento, dei supercondensatori di accumulo, delle comunicazioni wireless dei sensori e delle piattaforme IoT, tra gli altri componenti», osserva Mateo. In questo caso, i ricercatori hanno dimostrato che, se integrati con il circuito di condizionamento e i generatori, i supercondensatori possono immagazzinare l’energia raccolta. Hanno inoltre dimostrato la capacità del circuito di condizionamento dell’energia sviluppato per aumentare l’efficienza del trasferimento di energia tra i generatori e l’elettronica di utilizzo finale.
Un caposaldo per i futuri sistemi di raccolta di energie
Anche se c’è ancora molto da fare, il progetto InComEss rappresenta una pietra miliare su cui si baseranno i sistemi di raccolta dell’energia del futuro. «Avendo dimostrato la possibilità di utilizzare sistemi di raccolta di energie per alimentare nodi di sensori wireless, non solo abbiamo contribuito a far progredire i mercati dei sensori e dell’IoT, ma stiamo anche sostenendo la transizione verso l’energia verde», conclude Mateo. Oltre a proseguire il processo di miglioramento dei generatori di energia, i ricercatori del progetto stanno cercando di utilizzarli per alimentare una serie di sensori a basso consumo energetico.
Parole chiave
InComEss, calore, energia verde, elettricità verde, energia, raccolta di energie, vibrazioni meccaniche, calore termico di scarto, piezoelettrico, dispositivi, dispositivi termoelettrici, reti di sensori wireless
