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Sensori intelligenti assorbono elettricità gratuita dall’ambiente in cui si trovano

Alimentare le reti wireless con fonti energetiche rinnovabili può ridurre le emissioni di gas a effetto serra e la quantità di elettricità che esse consumano. Degli scienziati finanziati dall’UE hanno unito con successo le comunicazioni dei sensori wireless con la tecnologia dell’energia racimolata per rendere possibile un monitoraggio ambientale e un’attività di urban sensing più efficienti e rispettosi dell’ambiente.
Sensori intelligenti assorbono elettricità gratuita dall’ambiente in cui si trovano
La limitata capacità di accumulo delle batterie combinata con il peggioramento delle loro prestazioni con il passare del tempo minaccia la continua connettività wireless, che è fondamentale per il funzionamento sicuro ed efficace delle reti di sensori wireless (WSN, wireless sensor network). Inoltre, con l’impiego di un numero sempre maggiore di WSN, lo smaltimento delle batterie esauste diventa un problema ambientale.

Nell’ambito di SWAP (Symbiotic wireless autonomous powered system), gli scienziati hanno impiegato una nuova tecnologia che consente ai sensori wireless di sfruttare l’energia proveniente da fonti fotovoltaiche e termiche dell’ambiente in cui si trovano. Tali sensori possono essere facilmente montati ovunque, sono autonomi e non hanno un impatto ambientale negativo. Il team di SWAP è riuscito a sviluppare una piattaforma avanzata di nodi sensore formata da un ricetrasmettitore ad alta efficienza di frequenze radio, un microregolatore a basso consumo, un accumulatore di energia e sistemi modulari per la raccolta di energia.

I ricercatori hanno svolto un lavoro eccellente per quanto riguarda lo sviluppo del sistema SWAP, sia nel campo della progettazione hardware che in quello del software di comunicazione. L’analisi di dispositivi wireless all’avanguardia, tecnologia dell’energia racimolata e algoritmi di compressione dati con perdita (in cui vi è una qualche perdita di informazioni) ha indicato la strada per la progettazione del prototipo. Esso combina capacità computazionale con un ridotto consumo di energia e un protocollo di comunicazione conforme agli standard IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) / IETF (Internet Engineering Task Force).

Per dimostrare con successo il funzionamento del sensore senza batterie, i partner hanno scelto un nodo sensore commerciale. Il registratore di dati LoadSensing, che ha raccolto le emissioni provenienti da un router Wi-Fi, trasmette in modo wirelessi i dati in tempo reale. Un video della dimostrazione del funzionamento del sensore LoadSensing si trova sul sito web di SWAP.

Il prototipo SWAP rappresenta un passo in avanti in confronto allo stato dell’arte poiché integra un raccoglitore elettromagnetico in un raccoglitore solare. I sistemi di raccolta intercambiabili forniscono la soluzione migliore per molti ambienti differenti. I risultati del progetto possono quindi portare allo sviluppo di WSN che possono essere caricate da raccoglitori elettromagnetici e raccoglitori solari di energia integrati in substrati flessibili di tessuto, polietilene tereftalato o carta.

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Keywords

Elettricità, energia rinnovabile, energia racimolata, monitoraggio ambientale, reti sensori wireless