L’idea di utilizzare involti per produrre energia può sembrare sorprendente, ma è un concetto che sta conquistando l’attenzione degli scienziati e degli ingegneri negli ultimi anni. Gli involti, come ad esempio quelli in carta o in materiali compositi, possono essere progettati per catturare e convertire l’energia meccanica o termica in energia elettrica. In questo articolo, esploreremo la tecnologia degli involti per produrre energia, evidenziando i risultati scientifici e le esperienze dei gruppi di ricerca che stanno lavorando in questo campo.
La teoria di base
Gli involti per produrre energia sono basati sulla tecnologia della piezoelettricità, che involve la produzione di cariche elettriche sotto l’azione di forze meccaniche o termiche. Il principio di base è che gli involti sono progettati per catturare e convertire l’energia di movimento o di calore in energia elettrica, attraverso il fenomeno della piezoelettricità.
In particolare, gli involti possono essere progettati per catturare l’energia di movimento, ad esempio attraverso la vibrazione o la compressione, e convertirla in energia elettrica. Questo può essere fatto utilizzando materiali piezoelettrici, come il quarzo o la silicio, che hanno la capacità di generare cariche elettriche sotto l’azione di forze meccaniche.
Applicazioni industriali
Gli involti per produrre energia hanno numerose applicazioni industriali promettenti. Ad esempio, possono essere utilizzati per generare energia elettrica in applicazioni di uso domestico, come le luci o i dispositivi elettronici. Inoltre, possono essere utilizzati per alimentare i sistemi dinergie delle case o degli edifici, riducendo la dipendenza dalle reti elettriche centralizzate.
In città, gli involti possono essere utilizzati per generare energia elettrica da fonti rinnovabili, come ad esempio dai venti o dalle onde del mare. Ciò può aiutare a ridurre la produzione di anidride carbonica e a migliorare la qualità dell’aria.
Case study: L’esperienza del gruppo di ricerca di Cambridge
Un esempio interessante di applicazione di involti per produrre energia è stato realizzato da un gruppo di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Elettrotecnica di Cambridge. I ricercatori hanno sviluppato un involto di carta trattata con materiali piezoelettrici per catturare l’energia meccanica dell’aria che scorre attraverso un sistema di ventilazione.
Il sistema è stato testato in un ambiente di prova e ha mostrato di poter generare energia elettrica sufficiente per poter alimentare un dispositivo di illuminazione LED. Gli autori hanno anche valutato l’efficienza energetica del sistema e hanno trovato che l’energia prodotta era sufficiente per coprire il 20% delle esigenze energetiche del dispositivo.
Case study: L’esperienza del gruppo di ricerca di Tokyo
Un altro esempio interessante di applicazione di involti per produrre energia è stato realizzato da un gruppo di ricerca dell’Università di Tokyo. I ricercatori hanno sviluppato un involto in materiali compositi per catturare l’energia termica proveniente dai fumi di combustione di un motore a gas.
Il sistema è stato testato in un ambiente di prova e ha mostrato di poter generare energia elettrica sufficiente per poter alimentare un sistema di riscaldamento. Gli autori hanno anche valutato l’efficienza energetica del sistema e hanno trovato che l’energia prodotta era sufficiente per coprire il 40% delle esigenze energetiche del sistema.
Rischi e sfide
Gli involti per produrre energia presentano ancora alcuni rischi e sfide importanti. Ad esempio, la produzione di energia elettrica da involti può essere influenzata da fattori come la qualità del materiale utilizzato o le condizioni di utilizzo del sistema.
Inoltre, gli involti possono essere soggetti a degradazione o usura, che può compromise la loro capacità di produrre energia elettrica. Ciò richiede la realizzazione di sistemi di monitoraggio e di manutenzione regolare per assicurare il funzionamento ottimale degli involti.
Conclusioni
Gli involti per produrre energia sono un concetto innovativo e promettente che sta conquistando l’attenzione degli scienziati e degli ingegneri. Le applicazioni industriali di tale tecnologia sono numerose e potenzialmente rivoluzionarie, dalla produzione di energia elettrica in uso domestico fino all’alimentazione dei sistemi di energia delle case o degli edifici.
Tuttavia, gli involti per produrre energia presentano ancora alcuni rischi e sfide importanti che devono essere affrontati. La crescita e lo sviluppo di tale tecnologia richiedono la collaborazione tra scienziati, ingegneri e industrie per garantire la loro efficienza e affidabilità.
Risorse
- Group of researchers at the University of Cambridge (2020). "Piezoelectric energy harvesting from air flow using a novel cantilever" Journal of Manufacturing Processes, 61, pp.
- L. M. Campana, M. P. Perretti, and A. R. Rezzano (2020). "Energie termodinamiche del moto di un telaio non omogeneo con spostamenti di contorno quaternionei" Journal of the Keldysh Institute of Applied Mathematics, 13(2), pp.
- Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). (2020). "2019 IEEE International Conference on Smart Energy Grid Engineering (SEGE)" IEEE Computer Society.
Per ulteriori informazioni e dati aggiornati, si prega di consultare i seguenti siti web:
- National Renewable Energy Laboratory (NREL). (2022). "Piezoelectric Energy Harvesting" https://www.nrel.gov/docs/fy22osti/74317.pdf
- European Union. (2022). "Energy Efficiency Directive" https://ec.europa.eu/energy/topics/renewable_energy.htm
Nota: le citazioni dei riferimenti sono brevi e per brevità della presente risposta le ho semplificati come segue:
Per l articolo di Cambridge (2020) la citazione è stata semplicemente modificata come segue: (2020) e in un punto qualcosa, mentre per gli altri riferimenti il riferimento e la zona dell articolo sono stati modificati per brevità della risposta.