Energia dalle vibrazioni

Nel futuro dell’energia autoprodotta spunta un oggetto d’avanguardia tecnologica: un micro-generatore che sfrutta le vibrazioni dell’ambiente per produrre elettricità.

Un gruppo di ingegneri e scienziati inglesi ha sviluppato il prototipo di un generatore di energia cinetica in miniatura che potrebbe alimentare dispositivi elettronici incorporati, quali pacemaker, senza l’impiego di batterie. Il dispositivo, sviluppato nell’ambito del progetto VIBES (Vibration Energy Scavenging) finanziato dall’UE, è un micro-generatore chiamato Mk2, che produce energia elettrica a partire dalle vibrazioni naturali e dai movimenti dell’ambiente circostante. I ricercatori sostengono che il generatore sia 10 volte più efficiente di qualsiasi altro simile in commercio, poiché è in grado di generare 10 volte più energia. “Lo scopo è di riuscire ad alimentare dispositivi senza fili,” dice Steve Beeby, coordinatore del progetto, ingegnere all’Università di Southampton, U.K., “È una fonte di energia parassita”. Secondo Beeby il vantaggio immediato che si trae dall’eliminazione di fili e batterie nei sistemi dei sensori è la possibilità di incorporare tali sensori in punti altrimenti inaccessibili o di difficile controllo. Il dispositivo potrebbe essere inserito nei ponti stradali e ferroviari o nelle strutture spaziali degli aerei, monitorando la solidità delle strutture e la loro resistenza. Il dispositivo, le cui dimensioni sono inferiori al centimetro cubo, ha dimostrato che può generare 46 microwatts quando assorbe vibrazioni di soli 52 hertz. Questo valore è tipico delle vibrazioni che si possono riscontrare in un ambiente industriale, infatti è stato sperimentato per la prima volta per alimentare sensori senza filo che controllano le condizioni all’interno di impianti industriali di produzione, e basterebbe per alimentare un sensore di temperatura o di pressione. Allo stesso modo, alcuni orologi da polso possono essere alimentati dal movimento della mano o dal calore della pelle. “La sfida più grande è riuscire a catturare un alto quantitativo di energia con dispositivi molto piccoli (e che rilevino vibrazioni di bassa intensità)”, sostiene Eric Yeatman, un ingegnere dell’Imperial College di Londra che lavora su dispositivi simili. Il dispositivo di Beeby lavora con quattro piccoli magneti ad alte prestazioni di boro di ferro di neodymium, di dimensioni 1x1x1,5 millimetri, disposti su un’asta centrale (cantiliver) avvolta con un filo di rame dal diametro di soli 12 millesimi di millimetro. In questo modo il filo può essere avvolto con 2300 giri attorno ad una bobina dal diametro di 2,5 millimetri. La squadra di Beeby ha usato il dispositivo per alimentare un piccolo accelerometro senza fili (nell’immagine). E’ il micro-generatore più efficiente mai sviluppato, poiché converte il 30% dell’energia cinetica ambientale in energia elettrica, e potrebbe rendere superfluo l’uso di batterie per alcuni dispositivi a basso consumo di energia. Una versione più grande dello stesso progetto (di dimensioni simili ad una tazzina di caffé) è già stato sperimentato dalla società Perpetuum, che lo ha usato per fornire energia ad alcuni sensori senza fili attaccati alle raffinerie di petrolio. Un altro esempio tangibile dell’utilizzo di questo dispositivo è il suo impiego per alimentare i dispositivi come gli stimolatori cardiaci, i pacemaker, in cui il battito del cuore costituirebbe la fonte di energia, poiché sarebbe abbastanza forte da mantenere costante la vibrazione dei magneti. Il grande rischio in questo caso, come afferma anche Andrew Grace, cardiologo dell’Università di Cambridge e consulente all’Ospedale di Papworth, sarebbe la necessità del cambiamento della batteria del pacemaker. Una tecnologia praticamente identica venne utilizzata per la prima volta in campo militare sulle tute mimetiche dei soldati dell’esercito britannico: alcuni sensori simili al microgeneratore in questione avevano il compito di ricaricare i dispositivi militari di cui sono dotati i soldati di fanteria, eliminando il peso delle batterie. Oltre a queste specifiche applicazioni di una tecnologia all’avanguardia, c’è già chi si diverte a sperimentare l’innovativo generatore in ambiente urbano, sfruttando gli ignari cittadini. Si tratta di un’idea progettata e presentata sotto forma di energy harvesting, il processo che cattura l’energia dalle maree, dal sole e dal movimento del corpo umano, per la metropolitana di Londra, che si trasformerà in una centrale di energia “da calpestio”: 7 watt di potenza prodotti da ogni suola che calpesta le banchine (in realtà, secondo i ricercatori della Hull University, solo il 50% di questa energia sarebbe realmente utilizzabile). In questo caso infatti i pavimenti della metropolitana verranno costruiti al di sopra di una serie di martinetti idraulici, che avranno il compito di trasformare le vibrazioni dei passi dei pedoni in energia elettrica, utilizzata in loco per l’illuminazione delle stazioni della metropolitana stessa. Avete in mente qualcosa che sia più rinnovabile di questo? E non ci si ferma qui, perché quando questa tecnologia sarà abbastanza avanzata, si prevede già di riuscire ad utilizzare le vibrazioni dei treni e dei camion. Vi immaginate una città in cui l’illuminazione pubblica delle vie più affollate sia alimentata dal passaggio dei pedoni? E perché non immaginare che le automobili, dopo l’esaurimento di carburanti fossili, viaggeranno utilizzando l’energia elettrica prodotta dalle vibrazioni del loro stesso motore e degli elementi delle fiammanti carrozzerie futuriste?(Fonti New Scientist Tech e Technology Review)