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52 • MAGGIO • 2014
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IN TEMPO REALE
ENERGY HARVESTING
ono tante le tecnologie recentemente svilup-
pate per l’energy harvesting ossia la genera-
zione di energia elettrica tramite convertitori
miniaturizzati capaci di catturare e convertire
l’energia dispersa nell’ambiente. In genere,
l’energia meccanica e cinematica di movimenti, vibrazioni o
rumori viene convertita usando membrane piezoelettriche
mentre per l’energia solare si usano le celle fotovoltaiche,
per i flussi d’aria le microturbine eoliche e per il calore le
termocoppie, ma in tutti i casi il risultato è una tensione
regolata utile per alimentare dispositivi e piccoli apparec-
chi. Fra queste, la generazione dell’energia elettrica per
conversione dalla forma termica è stata finora poco sfrutta-
ta per la bassa efficienza, dacché occorre che vi sia un gra-
diente di temperatura sufficiente a offrire un rendimento
minimo adeguato.
I generatori termoelettrici (TEG) si basano sull’effetto
Seebeck in base al quale quando ai capi di una giunzione
composta da due diversi semiconduttori o metalli si appli-
cano due diverse temperature si genera una differenza di
potenziale che a sua volta origina un flusso di corrente se
inserita in un circuito. I più celebri sono i generatori ter-
moelettrici a radioisotopi installati nelle sonde spaziali, fra
cui la Cassini partita nel 1997 e il Mars Curiosity del 2011
entrambe tuttora in funzione, che sfruttano il decadimento
del plutonio 238 per creare calore e attivare la pila elettrica
che li alimenta. Il fatto è che storicamente i convertitori di
energia di questo tipo riescono a generare tensioni di circa
una decina di μV per °C con un rendimento attorno al 5-10%
poco competitivo sul mercato a meno che non s’introduca
qualche accorgimento. Oggi l’ingegneria dei materiali
ha fatto passi da gigante in proposito e grazie a ciò sono
stati sviluppati elementi di conversione termoelettrica con
un’efficienza che può finalmente uscire dall’ambito delle
applicazioni spaziali e militari per promettere ottime oppor-
tunità applicative ovunque vi siano buoni gradienti termici.
Un mercato in crescita
Oltre che vicino alle macchine industriali, per esempio,
i generatori termoelettrici possono offrire buoni risultati
anche sotto il cofano delle automobili, montati su oggetti
indossabili oppure installati dentro gli elettrodomestici. Il
report pubblicato da IDTechEx stima che le vendite a livel-
lo mondiale dei dispositivi per l’energy harvesting basati
S
Energy harvesting
termoelettrico
Il recupero dell’energia termica ambientale allo scopo di produrre energia elettrica offre molti vantaggi
e può rendere efficienti e competitive le reti di sensori WSN di prossima generazione
Lucio Pellizzari
Fig. 1 – Secondo IDTechEx le vendite di generatori
termoelettrici per l’energy harvesting cresceranno
nei prossimi anni
