Vibrazioni ed energia solare: le eco batterie

Cellulari. Notebook. Sensori. Tablet. Lettori mp3. Un prototipo dell’università inglese di Bolton è in grado di utilizzare attraverso una fibra ibrida tre fonti (solare, eolica e della pioggia) per alimentare i dispositivi portatili. Impiega materiali fotovoltaici e piezoelettrici (il “pzt”, piombo zirconato titanato) che convertono le vibrazioni in energia elettrica: può generare fino a un watt per una superficie di materiale 20×20 centimetri.

Il progetto riceverà finanziamenti per un miliardo di sterline (circa 1,1 miliardi di euro) dal “Knowledge Centre for Materials Chemistry”, un centro di ricerca multidisciplinare per studi avanzati sui materiali. Ridurre la scala, migliorare l’efficienza energetica, garantire la robustezza sono le principali sfide per lo sviluppo di minibatterie capaci di contribuire alla ricarica di piccoli dispositivi, o assicurarla integralmente. Come nella telefonia mobile. Nokia, per esempio, ha presentato di recente un brevetto per un sistema piezoelettrico che aiuta a allungare l’autonomia di un cellulare: le vibrazioni generate durante il trasporto vengono convertite in corrente elettrica, come accade con alcuni modelli di orologi da polso.

Sono dispositivi per l’“energy harvesting”, la “raccolta” (harvest, in inglese, significa mietere) di energia dall’ambiente. Tra i pionieri nel finanziamento e nello sviluppo di applicazioni commerciali, Boeing, Powercast, Advanced Cerametrics.
Un settore di frontiera è lo sviluppo di reti intelligenti: per esempio, sensori wireless per il monitoraggio di parametri ambientali, come la temperatura, dove ogni dispositivo può contare sull’alimentazione attraverso tecnologie piezoelettriche.

E, all’orizzonte, le nanotecnologie permetteranno di costruire batterie grandi quanto un granello di polvere. Una frontiera sui cui lavora l‘italiana Wisepower, fondata dal laboratorio Nips (Noise in physical system) dell’università di Perugia, che ha partecipato all’esposizione di Shanghai. Entro l’anno prevede di lanciare un prototipo su scala centimetrica. La tecnologia, già brevettata, utilizza piccole barre con un magnete ad un’estremità: semplificando, sono simili a trampolini. Oscillano se colpite da vibrazioni, ma non ritornano in posizione orizzontale per l’azione di un altro magnete sullo stesso piano della barra. “Sono due le principali linee di ricerca: l’innovazione dei materiali con maggiore potere piezoelettrico e lo studio delle proprietà dinamiche”, osserva Luca Gammaitoni, amministratore delegato di Wisepower e direttore del Nips.

Secondo l’analisi di iRap l’anno scorso il valore stimato dell’industria piezoelettrica nel mondo ha raggiunto 6,6 miliardi di dollari: la previsione è che raddoppi in quattro anni. Al momento, quasi la metà del giro d’affari globale (49%) è generata da micromotori e attuatori con vasti campi di applicazione: informatica, robotica, ingegneria biologica, automotive, risparmio energetico. Una fetta del 42% spetta alle tecnologie per l’ottica. E il 9% deriva da un insieme di sistemi eterogenee (minipompe idrauliche, cartucce di inchiostro, iniettori di carburante). Di recente StMicroelectronics ha lanciato una generazione di mems (sistemi microelettromeccanici) a basso consumo energetico.

A dare impulso alla tecnologia che vede il colosso franco-svizzero all’avanguardia sono stati i laboratori italiani di Castelletto della St: è lì che sono stati progettati i mems installati in smartphone e console di videogiochi in grado di rilevare i movimenti.