di
Stefano Maggi
Addio batterie, arriva
l’energy harvesting
elcampodell’efficienza
energetica nuove inte-
ressanti prospettive
sono rappresentate
dall’EnergyHarvesting.
Si tratta di un processo
che consente di cattu-
rare l’energia presente
nell’ambiente, di trasformarla in energia
elettrica e di accumularla mediante ap-
positi dispositivi. Catturare l’energia di-
rettamente dall’ambiente rappresenta
un’eccezionale alternativa all’utilizzo di
batterie, aprendo nuovi orizzonti nel
settore del risparmio energetico e in
quello della salvaguardia dell’ambiente.
È possibile alimentare un dispositivo
elettronico, liberandolo dalla necessità
di essere allacciato a una rete di distribu-
zione elettrica o di utilizzare delle batte-
rie, garantendo un risparmio in termini
economici e con la possibilità di avere
una fonte di alimentazione gratuita per
tutta la durata dell’applicazione, pratica-
mente senza alcunamanutenzione.
La sfida tecnologica quindi, è quella
di ottenere alimentazione dalle fonti
di energia sempre disponibili nell’am-
biente, come la luce, il vento, le diffe-
renze di temperatura, le vibrazioni, il
movimento, le onde radio ecc., inmodo
da far funzionare un dispositivo elettro-
nico. L’Energy Harvesting, detta anche
Scavenging o Power Harvesting, si oc-
cupa proprio di questo, intercettare e
convertire, in livelli utili, l’energia sempre
presente in ogni ambiente. Oggi questi
livelli di energia, a esclusione di quella
solare, sono ancora molto bassi (unita-
mente all’efficienza di conversione), per
cui non possiamo pensare di alimentare, per esempio, un carico domestico. Infatti si
parla di microwatt (μW) e al massimo di milliwatt (mW), ma grazie al consumo sem-
pre più basso dei circuiti elettronici, questi ordini di grandezza possono essere co-
munque sufficienti per alimentare apparecchiatureportatili, di sicurezza, di controllo,
considerando che i sensori di reti wireless sono stati i primi a essere energeticamente
autonomi in questo senso. Attualmente le fonti più promettenti sono i generatori
piezoelettrici, capaci di convertire il movimento/vibrazione o le fonti sonore, i ge-
neratori termoelettrici che sfruttano i gradienti termici e le
già ampiamente sviluppate celle fotovoltaiche, ma si sta
sperimentando anche lo sfruttamento dei campi elettro-
magnetici con risultati incoraggianti. Sono quindi varie le
fonti di energia ambientali da cui è possibile ricavare un’ali-
mentazione elettrica. Si possonoadesempio sfruttare i flussi
di calore presenti ovunque nell’ambiente: si pensi al calore
disperso dai motori degli autoveicoli, al calore geotermico
contenuto nel sottosuolo, al calore presente nelle acque di raffreddamento in vari
processi industriali ecc…C’è poi tutto il campo dell’energia dalle vibrazioni: elettro-
domestici, motori, macchinari industriali, mezzi di trasporto e strutture civili (come
ponti, viadotti o strade) presentano spessovibrazioni conun livelloenergetico taleda
rendere interessante una loro conversione in elettricità tramite generatori che pos-
sono essere di tipo elettromagnetico, piezoelettrico o elettrostatico. Di conseguenza
il settore industriale rappresenta un’ottima fonte energetica: già oggi diversi sensori
sono auto-alimentati da generatori piezoelettrici che convertono tali vibrazioni in
energia elettricanecessaria alla comunicazionewireless di sensori per la trasmissione
o ricezione di dati o parametri di produzione o controllo. Persino dalle onde radio
dei servizi di telecomunicazione (TV, radio, telefonia mobile) si può pensare di recu-
perare energia per alimentare sensori di reti wireless. Un altro principale utilizzo di
tali tecnologie è nel settore medico, con la creazione di apparecchiature e sensori
indossabili per il monitoraggio dei parametri fisiologici del paziente, ovviamente in
modo non invasivo e senza disturbare lo svolgimento delle normali attività umane.
Infatti i luoghi in cui trovare energiadisponibile inmodo continuonon risiedono solo
nell’ambiente, ma possiamo rappresentarli noi stessi. Il corpo umano è un perfetto e
super efficientegeneratoreambulante, nel quale il caloredissipato inmodocontinuo
dalla nostra pelle, il movimento per la gran parte del giorno, il movimento del flusso
sanguigno, della cassa toracica durante il respiro e il battito del cuore (per esempio
durante il sonno), possonoessere sorgenti sfruttabili, inpratica costantemente. Infine
è da notare che i recenti sviluppi nellemicro e nano-tecnologie stanno portando alla
realizzazione di dispositivi con dimensioni sempre più ridotte e con la conseguente
riduzione dei consumi energetici, favorendo appunto sistemi di alimentazioni auto-
nomi con queste tecnologie.
AO
IL PUNTO
Comitato tecnico di Automazione Oggi
MARZO 2014
AUTOMAZIONE OGGI 370
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