Elettronica_Oggi_444

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ENERGY HARVESTING
69 - ELETTRONICA OGGI 444 - APRILE 2015
Un’altra applicazione interessante è
quella che riguarda gli impianti di riscal-
damento centralizzati, che in Italia entro
il 31 dicembre 2016 dovranno inelutta-
bilmente adeguarsi alla normativa che
prevede l’installazione dei “contabilizza-
tori di calore”, che comportano l’impiego
delle valvole termostatiche su ogni calo-
rifero, che dovrà essere altresì dotato dei
“ripartitori di calore”, ovvero dei dispo-
sitivi che misurano la temperatura am-
biente e quella dell’elemento radiante e
trasmettono i dati a una centralina collo-
cata sul pianerottolo dell’appartamento
che provvede a contabilizzare i consumi.
Tali dispositivi (Fig. 5) oggi in commercio sono alimentati a
batteria, con una durata prevista che va da 5 a 10 anni. Poi-
ché tali misuratori sono a stretto contatto con gli elementi
riscaldanti, è possibile progettarli in modo da essere com-
pletamente autonomi, in quanto possono essere convenien-
temente autoalimentati tramite un generatore termoelettrico.
In auto… e non solo
Anche nelle automobili si pensa di utilizzare i generatori
termoelettrici TEG per ricavare energia dal calore dei gas
esausti di combustione per alimentare i circuiti elettronici di
bordo, sensori compresi. Anche se nell’auto la disponibilità
di energia è considerevole (ampia capacità della batteria e
decine di kilowatt dal motore) c’è chi pensa di installare dei
generatori TEG.
ad esempio (ma vi sono anche Honda, Ford e altre),
sta sperimentando l’utilizzo di generatori TEG sulle proprie
autovetture (Fig. 6); ha iniziato nel 2003 con un prototipo da
80W, per montare ora su alcuni modelli di test generatori da
oltre 600 watt, che permettono di ottenere oltre il 30% della
potenza elettrica richiesta dall’impiantistica di bordo. Il tra-
guardo per BMW è di arrivare a 1000W con una tecnologia
consolidata, tale da permettere l’utilizzo di alternatori di in-
gombro e peso ri-
dotti.
Vale la pena segna-
lare anche l’accor-
do fra
e per lo
sviluppo congiunto
di soluzioni di energy-harvesting basate su generatori TEG
progettati per alimentare reti di sensori e microsistemi a ri-
dotto consumo di energia. Questa soluzione si basa sui ge-
neratori TEG chip-sized di Micropelt (Fig. 7) caratterizzati da
un’elevata densità di potenza.
Grazie al generatore TEG di Micropelt e alla batteria ricari-
cabile a film sottile EnFilmTM è stata realizzata la scheda
di dimostrazione PEM-TE01 (Perpetual Energy Module).
ARaymond ha contribu-
ito a rendere ermetico il
package della soluzione
TE-Power di Micropelt
(Fig. 8), una piattafor-
ma di valutazione per
l’energy-harvesting tra-
mite TEG di sensori wi-
reless.
Le prospettive
Parallelamente al molti-
plicarsi degli impieghi
dei generatori termoelet-
trici, nell’ambiente della
ricerca ci si attende lo svi-
luppo del possibile utilizzo di un effetto analogo a quello ter-
moelettrico, e denominato “effetto Seebeck gigante” o “effetto
Seebeck di spin” o SSE. Si tratta di una recente scoperta (luglio
2012, pubblicato su ), e riguarda un meccanismo
che coinvolge lo spin degli elettroni, e sembra sia in grado
di produrre tensioni decisamente superiori a quelle fornite
dall’effetto Seebeck classico, e quindi con un’efficienza di con-
versione termoelettrica più elevata. Normalmente, infatti, cia-
scuno degli elementi termoelettrici in un generatore Seebeck
(ce ne sono centinaia in serie) produce tensioni dell’ordine dei
microvolt per ogni grado centigrado, mentre grazie al nuovo
effetto SSE si ottengono tensioni mille volte superiori, ovvero
dell’ordine dei millivolt per grado. Fra l’altro, questo effetto è
stato osservato su di un’ampia serie di materiali, molti dei quali
non evidenziano alcun effetto termoelettrico classico. Sono sta-
ti infatti condotti esperimenti su di un materiale non magnetico
quale l’antimoniuro di Indio (InSb) o in altri materiali immersi in
campi magnetici di forte intensità. n
Fig. 5 – Un contabi-
lizzatore di calore
Honeywell installato
su un termosifone
Fig. 6 – BMW sta sperimentando l’utilizzo di
generatori termoelettrici sulle proprie auto-
vetture per il recupero di energia dal calore
dei gas combusti
Fig. 7 – Micropelt produce dei genera-
tori termoelettrici in chip caratterizzati
da un’efficienza elevatissima