MISURE
approfondimenti
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Automazione e Strumentazione
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Giugno 2014
tazione degli impianti per avere una più accurata stima
della durata.
L’energy harvesting
A supporto della batteria può essere previsto un sistema
di
energy harvesting
, che consente il recupero di ener-
gia dal processo e/o dall’ambiente, nel quale gli stru-
menti opereranno. Grandezze fisiche quali calore, vibra-
zione/sollecitazione, luce e movimento possono essere
utilizzate a tale scopo.
Le grandezze fisiche che prendiamo in considerazione
sono:
luce, vibrazioni e temperatura
.
La luce viene trasformata in energia tramite
pannelli
fotovoltaici
: si tratta di una tecnologia largamente svi-
luppata e utilizzata, adatta per applicazioni esterne men-
tre è difficilmente applicabile in installazioni al chiuso
e in ambienti sporchi. Altro fattore non trascurabile è il
ciclo giorno/notte, l’energia è prodotta solo durante la
presenza della luce.
Le vibrazioni sono trasformate in energia tramite
risuonatori
. Questa tecnologia è utilizzabile dove la
frequenza è fissa mentre è fortemente limitata dove la
frequenza è variabile. Non sono ancora stati sviluppati
reali dispositivi e l’applicazione limita fortemente la sua
applicazione. Normalmente le vibrazioni sono qualcosa
di non gradito negli impianti e vengono identificate solo
dopo la messa in servizio. Per avere una buona effi-
cienza il risuonatore deve essere accuratamente calibrato
rispetto alla frequenza di vibrazione, per cui al variare
della frequenza di lavoro il dispositivo deve essere rica-
librato aumentando i costi di gestione.
Il gradiente termico è trasformato in energia tramite delle
celle TEG
(generatori termoelettrici) basate sull’
effetto
Peltier
. Ne esistono due famiglie: convenzionali, che
sono poco costosi ma più ingombranti, difficilmente uti-
lizzabili per progettare strumenti integrati e hanno anche
basse performance; micro, utilizzabili per integrare la
soluzione, buone performance ma dal costo elevato.
ABB
ha scelto come fonte di energia alternativa le celle
TEG progettando, in collaborazione con il centro ricerca
di ABB con sede a Lademburg in Germania, un modulo
dove è presente una cella posta a contatto diretto/indi-
retto con il processo, mentre la temperatura ambientale è
portata alla cella tramite un circuito idraulico. Il modulo
è integrato in un’unica soluzione nei trasmettitori di
temperatura mentre sarà offerta come modulo esterno
per i trasmettitori di pressione.
Con un
gradiente termico
di 35 °C il modulo genera
un’energia sufficiente ad alimentare lo strumento senza
ausilio della batteria con un periodo di aggiornamento di
16 secondi comportando una vita della batteria teorica
infinita.
Questo permetterà di utilizzare la strumentazione wire-
less alimentata a batteria nel controllo di processi non
critici e in reti medio/grandi dove sia presente un mode-
rato gradiente termico, avendo comunque un’accettabile
vita della batteria.
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