Si studiano nuove applicazioni piezoelettriche: alberi meccanici che diventano 'centrali energetiche’ quando ondeggiano nella brezza
(Rinnovabili.it) – Nuovi strumenti per la raccolta dell’energia eolica potrebbero presto divenire parti integrali di ponti ed edifici. Alla Ohio State University, un team di scienziati sta progettando delle strutture meccaniche simili ad alberi artificiali capaci di produrre energia elettrica quando mossi dal vento. La “somiglianza” non è casuale: la ricerca – pubblicata in un recente numero del Journal of Sound and Vibration – si basa su una precisa scoperta, ovvero su come le vibrazioni attraversano gli alberi o oggetti ad strutturalmente simili.
L’idea alla base del lavoro è stata quella di riuscir a trovar un modo per sfruttare le risonanze interne naturali (con cui queste piante dissipano l’energia interna) attraverso la creazione di piccole foreste artificiali. Nel dettaglio l’ingegnere meccanico Ryan Harne e la sua squadra hanno determinato come sia possibile per strutture meccaniche ad albero riuscire mantenere le vibrazioni interne a una consistente frequenza nonostante gli input esterni siano di grandezza variabile e del tutto casuali (e quindi non costanti); questo, in altre parole, ha significato comprendere in che modo l’energia cinetica delle vibrazioni potesse essere sfruttata per un sistema di produzione elettrico efficiente.
Una volta scoperto il modello matematico alla base della risonanza interna, gli ingegneri hanno creato un piccolo “albero meccanico”, una struttura in acciaio dotata di un tronco e un ramo connessi fra loro da una striscia in fluoruro di polivinilidene (o PVDF). Quest’ultimo è un fluoropolimero altamente cristallino con note proprietà piezoelettriche, ovvero in grado di convertire le sue oscillazioni strutturali in energia. Il piccolo albero artificiale è stato montato su un dispositivo oscillante che lo ha scosso ad alte frequenze (piccole ampiezze) producendo una tensione di 0,8 Volt. Introducendo dei “disturbi” nell’oscillazione si è riusciti a portare la tensione a più del doppio: circa 2 volt.
I valori sono ovviamente ancora molto bassi, ma i ricercatori ci tengono a ricordare che si tratta ancora di un proof-of-concept: energie casuali possono produrre vibrazioni utili per generare elettricità. Le prime applicazioni di questo lavoro potrebbero includere sistemi di alimentazione di piccoli sensori che monitorino l’integrità strutturale e la salute di infrastrutture civili, come edifici e ponti.
