Produrre energia pulita “senza far girare le pale”, basta che vibrino le strisce

Con la nuova tecnologia piezoelettrica, una semplice striscia flessibile trasforma ogni soffio di vento in elettricità, senza turbine e senza rumore

Quando si parla di energie rinnovabili si pensa inevitabilmente anche al loro impatto sull’ambiente. Benché preziosi per la produzione di energia pulita, sia i pannelli solari che gli aerogeneratori di grandi dimensioni sono spesso un pugno in un occhio, danneggiando produzioni agricole e deturpando i panorami. Ora, grazie al lavoro di un gruppo di scienziati, il futuro delle rinnovabili potrebbe davvero cambiare direzione. L’equipe ha infatti sviluppato una tecnologia destinata a rivoluzionare il settore, puntando su una soluzione tanto semplice quanto compatta: una sottile striscia di materiale flessibile, capace di sfruttare il vento per generare elettricità tramite speciali materiali piezoelettrici. Questi ultimi producono una carica ogni volta che vengono sottoposti a una deformazione meccanica.

In altre parole, la vibrazione o il movimento della striscia provocato dal vento si trasforma direttamente in tensione elettrica. Questo approccio, descritto sulle pagine di Physics of Fluids, apre nuove prospettive per la microgenerazione energetica in città come in aree remote, grazie a materiali leggeri e facilmente integrabili.

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Dal laboratorio alle prime applicazioni reali

Come una semplice striscia diventa un microgeneratore

Alla base di questa tecnologia c’è un’idea tanto semplice quanto efficace. Gli scienziati fissano una piastra flessibile ricoperta di materiale piezoelettrico sul lato posteriore di un piccolo cilindro esposto al vento. Quando l’aria passa accanto al cilindro, la striscia si mette a fluttuare, proprio come una bandiera sventolata dalla brezza. Con venti leggeri, la striscia oscilla piano e in modo irregolare, generando poca energia.

Ma quando la velocità aumenta, si entra nel cosiddetto regime di lock-in: la frequenza delle oscillazioni della striscia si sincronizza con quella dei vortici generati dal vento, dando origine a movimenti periodici e di ampiezza elevata.
In questa fase, il materiale piezoelettrico viene sollecitato molto più intensamente, e la quantità di elettricità prodotta cresce in modo significativo rispetto ai dispositivi tradizionali.

Dalla teoria ai test: risultati sperimentali sorprendenti

Nei precedenti dispositivi di questo tipo, la produzione di energia era spesso limitata a pochi microwatt, anche in presenza di venti moderati.
Con questa nuova soluzione, i ricercatori sono riusciti a moltiplicare la potenza di uscita fino a due o tre ordini di grandezza rispetto ai sistemi precedenti.
L’ottimizzazione di parametri come spessore, lunghezza e flessibilità della striscia, insieme alla taratura della resistenza elettrica nel circuito, si è rivelata fondamentale.
In laboratorio, un semplice circuito di accumulo e raddrizzamento ha permesso di alimentare fino a 20 LED in modo continuativo, e persino 40 LED per brevi periodi utilizzando l’energia immagazzinata.
Questi risultati aprono la strada a sensori ambientali e piccoli dispositivi elettronici in grado di funzionare senza batterie esterne, anche in luoghi remoti o difficili da raggiungere.
Restano però alcune sfide da affrontare, come il miglioramento dell’efficienza complessiva e la standardizzazione della produzione per un’applicazione su larga scala.

Energia rinnovabile senza rumore né manutenzione

Una rivoluzione pronta per città e natura

La vera forza di questa tecnologia sta nella semplicità e scalabilità: le strisce flutter non hanno parti in movimento, non fanno rumore, e richiedono pochissima manutenzione.
A differenza delle turbine eoliche, possono essere facilmente integrate in qualsiasi ambiente, urbano o rurale, senza impatto visivo o acustico.
In un’epoca in cui la richiesta di energia pulita e sostenibile è sempre più forte, soluzioni come questa possono rappresentare un passo fondamentale verso la cosiddetta microenergia diffusa.

La possibilità di autoalimentare sensori e dispositivi di monitoraggio, senza l’uso di batterie tradizionali, offre scenari completamente nuovi per il controllo dell’ambiente, la smart city e l’agricoltura di precisione. Il vento, anche quando impercettibile, può così diventare una fonte di energia pronta all’uso e accessibile a tutti.

Sarà possibile generare microenergia ovunque

Sebbene i risultati raggiunti siano già notevoli, i ricercatori continuano a lavorare per migliorare ulteriormente l’efficienza dei materiali piezoelettrici e la robustezza delle strisce flutter. L’obiettivo è rendere questa tecnologia sempre più accessibile, economica e facile da installare, così da portare l’energia rinnovabile anche dove oggi sembra impossibile.
La strada verso una microenergia davvero universale è appena iniziata, ma le potenzialità sono enormi.

La ricerca è in pieno fermento: prossimamente, sistemi simili potrebbero alimentare una moltitudine di dispositivi, dal monitoraggio ambientale alle telecomunicazioni, offrendo una nuova risposta ai limiti delle attuali infrastrutture energetiche.

Fonte:
Physics of Fluids