Gli edifici intelligenti sono ancora più intelligenti con i sensori di raccolta dell’energia
Gli edifici sono responsabili di circa il 40 % dell’energia consumata nell’UE. Gli impianti di edifici danneggiati, malfunzionanti o inefficienti comportano uno spreco di risorse, con perdite significative nel caso in cui gli errori non vengano rilevati per lungo tempo. Tale eventualità può essere scongiurata con sistemi di monitoraggio intelligenti che utilizzano sensori in grado di misurare il consumo di energia, l’umidità e altri aspetti dell’ambiente interno. Tuttavia, i sensori sono in genere alimentati da batterie che hanno una durata limitata e inquinano quando devono essere smaltite. Il progetto RePower, finanziato dall’UE, ha sviluppato un sistema brevettato che consente ai sensori di raccogliere minuscole quantità di energia dal cablaggio di un edificio: tale energia ne consente il funzionamento, eliminando la necessità di batterie. «Il fatto che gli edifici non si degradino e che noi possiamo continuare a utilizzarli in modo produttivo più a lungo, apporta benefici sia al nostro ambiente sia all’economia», afferma il dott. Bo Eskerod Madsen, CEO della società danese ReMoni(si apre in una nuova finestra), che ha guidato il progetto. I dispositivi RePower per la raccolta di energia, contenenti sensori, un’antenna e microprocessori, sono fissati a cablaggi e tubi esistenti. «La maggior parte dei cavi ha conduttori interni e il dispositivo raccoglie energia dalla tensione che attraversa il cavo in ogni momento», spiega il dott. Madsen. «Non raccolgono dalla corrente elettrica perché ci sono momenti in cui essa è assente ma permane comunque la necessità del monitoraggio tramite sensori. La quantità di energia che è possibile raccogliere da un cavo è estremamente piccola e deve essere sufficiente ad azionare i dispositivi elettronici di controllo del raccoglitore di energia e dei sensori», aggiunge. Una volta installato, il sistema a due vie invia in modalità wireless i dati del sensore al cloud e il cloud a sua volta controlla i sensori. Il sistema analizza i dati ed emette avvisi qualora sia necessario regolare o sistemare qualcosa. «Comunicano da soli per far funzionare meglio l’edificio nell’ambito dell’Internet delle cose», spiega il dott. Madsen. Pochissima energia La più grande sfida del progetto è stata tecnica. «Era necessario ottimizzare al massimo lo strumento. Se si utilizzano componenti elettronici standard, si utilizza solo più energia rispetto a quella che può effettivamente fornire il raccoglitore», afferma il dott. Madsen. Durante il progetto, il consumo energetico dei dispositivi è stato ridotto da 10 micro ampere (un milionesimo di ampere) a circa 40 nanoampere (un miliardesimo di ampere). «Pertanto, abbiamo migliorato i circuiti interni di circa 250 volte e non è stata un’impresa facile», aggiunge. «Essere in grado di far funzionare i dispositivi elettronici con così poca energia è davvero una caratteristica d’avanguardia. E poi sono necessarie solidità e stabilità rispetto a diverse configurazioni», afferma, aggiungendo che il prototipo ha richiesto molte verifiche in laboratorio su molti tipi di cavi e installazioni a diverse frequenze e tensioni. Sistema intelligente Ogni dispositivo RePower da 15 cm (la dimensione è determinata dalle dimensioni della tecnologia dell’antenna corrente) contiene un numero di sensori diversi. L’antenna garantisce il funzionamento in edifici con molte pareti di cemento e aree con scarsa copertura wireless. Un sistema di autoapprendimento intelligente ottimizza il flusso di dati da ciascun sensore. «I dati arrivano a un ritmo lento semplicemente perché non è possibile generare energia sufficiente per trasferire tutti i dati nel cloud», afferma il dott. Madsen. Il sistema analizza i dati e se qualcosa non sembra corretto, «comanda» dati extra a sensori particolari. «Questi sensori invieranno i dati speciali, ad esempio, per un’ora, quindi torneranno in modalità a basso volume senza sovraccaricare il wireless (larghezza di banda)», afferma. Il sistema è stato ora venduto in Europa e Singapore. «I clienti vogliono un servizio completo. Comprano la nostra piattaforma con sensori, avvisi e interfacce e poi la confezionano con i loro servizi e le loro interfacce utente», afferma il dott. Madsen.
