L'energia in tasca. Le nuove frontiere dell'Energy Harvesting.

Innovazione e Ricerca
25 Novembre 2010

di Agnese Bertello

Parliamo di energia e pensiamo a una centrale, a un grosso impianto, capace di produrre energia centralizzata per tutti e di distribuirla lungo la rete, pensiamo a processi complessi, grandi investimenti, grandi numeri: tonnellate di petrolio equivalente, migliaia di kWattora. C'è però una parte della ricerca in ambito energetico che si occupa di numeri piccoli e piccolissimi, di microwatt e nanowatt; così piccoli che uno se li può portare dietro, mettendoli nel taschino. Proprio per questo è nato, e a questo punta, l'Energy Harvesting: a produrre energia da piccoli e piccolissimi movimenti e sbalzi di tensione, ad accumularli e a rendere l'energia portatile, facendoci finalmente autonomi.

Il sogno in cui tutti ci culliamo non è solo quello di avere tanta energia, ma di averla ovunque, senza doverci gravare lo zaino di batterie pesanti e inquinanti. È intorno a questi concetti che si sviluppano anni di pensiero scientifico creativo intorno a come fare a rendere disponibile e accessibile l'energia che abbiamo intorno e che noi stessi produciamo con il nostro movimento: camminando, muovendoci, usando i mezzi o la macchina. Energia che si disperde immancabilmente nell'ambiente. La cronica e sempre più radicale necessità non solo di energia, in termini assoluti, ma di energia a disposizione in contesti particolari, in situazioni difficili, ci ha portati a sviluppare le conoscenze e le tecnologie che mancavano e oggi una branca importante della ricerca in ambito energetico si sta concentrando proprio sulla possibilità di sfruttare e recuperare l'energia che prima buttavamo via incuranti. Non per niente, si usa il termine "energy scavenging", che indica proprio il recupero dei rimasugli, del rifiuto, una specie di recupero estremo, una nuova concezione di riciclo. Il professor Enrico Dallago, dell'Università di Pavia, per esempio, preferisce parlare di Energy Harvesting.

"L'idea in sé non è nuova", spiega Dallago. "Se ne parlava già venti o trenta anni fa. Le ipotesi che si facevano, però, erano diverse: si immaginava di recuperare energia dall'ambiente circostante per immetterla poi nella rete. Ricordo che il mio professore per esempio parlava della possibilità di recuperare energia dalle frenate delle automobili ai caselli autostradali. Alcuni le trovavano solo delle idee originali, altri invece cominciavano a capirne le potenzialità intrinseche."
Come spesso accade, la ricerca in ambito bellico precede quella in ambito civile. A tornare ad occuparsi del tema, con più determinazione, sono stati gli Stati Uniti, una decina di anni fa: servivano applicazioni concrete per rendere energeticamente autonome le armi sempre più dotate di dispositivi elettronici.
Di fatto, l'Energy Harvesting è uno dei settori più creativi e anche divertenti della ricerca; un settore che come e più di altri rami si nutre dei risultati e delle scoperte che si ottengono negli altri settori.

Fondamentale è stato lo sviluppo della microelettronica, ma anche gli studi sui materiali innovativi, anche le scoperte in ambito chimico. Oggi possiamo pensare di trasformare in energia elettrica variazioni di temperatura, piccole correnti negli ambienti, vibrazioni del corpo e delle automobili: addirittura ci sono batteri capaci di trasformare le sostanze organiche disperse nelle acque sporche in elettricità. "Se ne può tirar fuori un flusso di elettroni, di corrente, sufficiente ad alimentare dei micro sensori", spiega Dallago. "Ovviamente i numeri sono molto bassi, anche perché se saliamo con i numeri conviene parlare di microgenerazione".
Le applicazioni possono essere tantissime, quelle più interessanti per il momento, su cui ci sono stati investimenti e in cui si è arrivati a prototipi e a industrializzazione riguardano il settore medicale.
"Esistono oggi vari tipi di sensori per rilevare e monitorare parametri ambientali o biologici. In questo caso è necessario che i sensori siano sempre più piccoli, che chi li usa possa comunque fare una vita libera, godendo di una certa autonomia di movimento", spiega Dallago. "Per questo gli stessi sensori devono essere autonomi, senza batterie ingombranti, da ricaricare, da sostituire, da manutenere. Un caso tipico sono gli apparecchi per i sordi, o anche i cardiofrequenzimetri. Inoltre si tratta di applicazioni importanti che possono essere usate non solo da chi è già malato e deve tenersi sotto controllo, ma anche da chi sta bene ed è evidentemente meno disponibile, meno "paziente", verso strumentazioni ingombranti o fastidiose. L'E. H. consentirebbe l'uso di apparecchiature poco invasive, rendendo possibile un monitoraggio costante e una prevenzione vera."

In Italia sono pochissime le società che se ne occupano a livello industriale,una di queste è la ST Microelectronics. Ad occuparsene, fin dal 2005, quando il tema era sconosciuto ai più, è la Divisione Ricerca della Società, in stretto contatto con l'Università di Pavia. Ma trovare dei partner adeguati è molto difficile e le intuizioni, le curiosità che andrebbero seguite, approfondite, verificate, esplorate, troppo spesso finiscono per rimanere solo casi di studio.
"L'Energy Harvesting è un settore di nicchia. Le idee ci sono, qualcuno riesce ad arrivare a fare il prototipo ma poi non vengono sviluppate a livello industriale. È sempre tutto sporadico, casuale, scollegato, dispersivo. Le nostre aziende, quelle in grado di fare ricerca seriamente, le abbiamo perse, e anche le aziende straniere che hanno sede qui di fatto si occupano solo della parte commerciale, non di quella industriale. Non è un quadro roseo, quello che traccio, ma la situazione della ricerca in Italia è questa. Il solare in Germania ha creato milioni di posti di lavoro, da noi è cresciuto solo il numero degli installatori, non si è creata intorno una nuova cultura, una cultura industriale e produttiva vera e concreta".

 

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