Trasformazione del movimento in energia elettrica
Le batterie restano la scelta preferita per l'alimentazione di dispositivi di piccole dimensioni quali sensori wireless, trasmettitori di dati e dispositivi medicali impiantabili. Tuttavia, non hanno tenuto il passo con la crescente domanda di alimentazione elettrica dei dispositivi. Inoltre, a causa della loro durata limitata, sono necessarie regolari sostituzioni, un processo che può risultare costoso. Tra le soluzioni alternative, i ricercatori che lavorano al progetto HIPER (High performance energy harvesters), finanziato dall'UE, hanno studiato dei dispositivi compatti in grado di sfruttare l'energia vibrazionale. Tali microgeneratori di energia possono fornire una continua alimentazione elettrica permettendo un funzionamento autonomo. L'approccio standard adottato finora per l'utilizzo dell'energia vibrazionale è basato su oscillatori risonanti lineari stimolati mediante le vibrazioni del terreno, la vibrazione del dispositivo in uso o il movimento del corpo. Gli scienziati del progetto HIPER hanno proposto un diverso approccio per superare la maggior parte dei loro limiti. In particolare, gli scienziati hanno esaminato la possibilità di combinare le proprietà degli oscillatori risonanti lineari con quelle degli oscillatori non lineari. Per esempio, è possibile realizzare una sospensione per ottenere una rigidità vicina allo zero lungo un asse, pur mantenendo un certo grado di rigidità lungo gli altri assi. Ciò consente di raggiungere frequenze di risonanza molto basse anche in un dispositivo di piccole dimensioni. Una serie di prototipi relativi a sospensioni di silicio sono stati prodotti utilizzando la tradizionale tecnica di microfabbricazione DRIE (deep reactive ion etching) oltre alla microlavorazione laser. Le prestazioni superiori di tali strutture sono state stabilite mediante analisi agli elementi finiti. Ulteriori lavori sperimentali hanno dimostrato che è possibile raccogliere dall'ambiente vibrazioni a bassa frequenza e su una vasta gamma di frequenze. I risultati del progetto HIPER hanno rivelato che i microraccoglitori di energia sono in grado di consentire ai dispositivi portatili con bassi consumi di funzionare in modo indipendente durante tutto il loro ciclo di vita.
Parole chiave
Energia elettrica, energy harvesting, oscillatore non lineare, generatore elettrico, batterie, sospensioni di silicio
