IoT, batterie più smart e sostenibili grazie al progetto EnABLES

Mettere a fattor comune le competenze di oltre 130 accademici provenienti da diversi Paesi Europei per cercare di eliminare la necessità di sostituire la batterie. E’ il perno attorno a cui ruotano le attività del progetto europeo EnABLES che punta, per ottenere questo risultato, su soluzioni innovative di energy harvesting  e su tecnologie efficienti volte a ridurre il consumo energetico dei dispositivi.

Harvesting: il processo di cattura e successivo accumulo dell’energia proveniente da fonti alternative/rinnovabili

Ci si propone, in particolare, di sviluppare sistemi alternativi che permettano una raccolta efficace di energia da fonti rinnovabili, con un conseguente stoccaggio ottimale, la gestione della micro-potenza e le diverse attività di integrazione dei vari sistemi.

Nell’ambito del progetto verrà creata una rete tra le infrastrutture dei vari partner aderenti. I ricercatori avranno a disposizione l’accesso gratuito alle simulazioni, alle librerie di dati, alle attrezzature e agli studi già realizzati. Per i risultati delle ricerche già realizzate, in particolare, verrà favorita una condivisione più rapida grazie a un programma di accesso transnazionale (TA) che verrà lanciato nei prossimi mesi.

I partner del progetto

I partner del progetto sono Tyndall National Institute (presso l’UCC in Irlanda, coordinatore), CEA (Leti & Liten), Fraunhofer IMS, Fraunhofer IIS, ISMEC Nederland, Karlsruhe Institute of Technology, Politecnico di Torino, Università di Bologna, Università di Perugia e Università di Southampton.

Il ruolo del Politecnico di Torino

Insieme al professor Claudio Gerbaldi del Politecnico di Torino (GAME Lab, Dipartimento DISAT) abbiamo approfondito alcuni aspetti del progetto. L’ateneo piemontese, centro di eccellenza a livello europeo sui sistemi di accumulo dell’energia elettrochimica, focalizzerà le sue attività di ricerca sullo sviluppo di elettroliti polimerici innovativi, più stabili e prestazionali che prevengano il problema della potenziale infiammabilità degli attuali dispositivi commerciali.

Quali sono concretamente gli obiettivi del progetto?

L’obiettivo è creare un network transnazionale che abbia accesso a database e facilities inerenti tematiche fondamentali come la conversione dell’energia. In particolare, per quanto riguarda la parte di energy harvesting, ci concentreremo su conversione di energia tramite fotovoltaico di nuova generazione e successivo accumulo tramite batterie innovative. Il tutto per fornire energia sufficiente ad alimentare batterie di sensori o sistemi integrati per l’Internet of Things. Nello specifico vogliamo creare, partendo da un ‘nocciolo duro di competenze fondamentali nel campo’, un network di accesso transnazionale fruibile a chiunque faccia ricerca o lavori in determinati campi, sia a livello di università sia a livello di aziende. A tale scopo, il progetto mette insieme alcune delle istituzioni europee più importanti nei vari settori. L’idea è di far germogliare una comunità europea che porti nei prossimi anni a innovazioni fondamentali in questi campi.

Lei ha menzionato la possibilità per le aziende di accedere al network, come si strutturerà in particolare questa collaborazione?

Nel caso le aziende abbiano interesse a sviluppare determinati dispositivi, a caratterizzarli e/o a studiarne le proprietà fondamentali con tecniche all’avanguardia. 

Tra gli obiettivi del progetto c’è anche il miglioramento di soluzioni di harvesting? Può spiegarci nello specifico di cosa si tratta?

La traduzione ottimale di harvesting è raccolta. Mentre lo storage è lo stoccaggio vero e proprio, l’harvesting è semplicemente la raccolta a cui va abbinato a valle uno dispositivo per lo stoccaggio. Parliamo, ad esempio, della raccolta di energia con un concentratore solare o con pannelli solari che poi vanno collegati con un dispositivo di stoccaggio (batteria).

Come si inserisce questo processo nel quadro degli obiettivi del progetto?

Se andiamo ad integrare in dispositivi portatili o miniaturizzati un pannello solare e una batteria, siamo in grado di raccogliere energia dal sole per poi accumularla all’interno del dispositivo. Questo ci permette di far funzionare autonomamente batterie di sensori, ad esempio, in zone non efficacemente raggiungibli dalla rete di energia elettrica. In sostanza non ci sarà più bisogno di collegare le batterie alla rete elettrica, perché queste vengono autonomamente e continuativamente ricaricate dall’energia solare.

Può farci qualche esempio di dispositivi che potrebbero essere ricaricati in questo modo?

I più svariati dispositivi portabili di tipo smart che si usano oggi, come il cellulare o tutta una serie di sistemi sensoristici che possano andare a governare una rete (una rete domestica o la rete delle nuove città “smart”, con tutta una serie di sensori integrati che permettano il funzionamento dei semafori o il monitoraggio del traffico).

Questa modalità di ricarica è già possibile?

Ci sono già esempi a riguardo, noi ci prefiggiamo di ottimizzare quanto è già esistente e anche di apportare modifiche e innovazioni significative. Ad esempio, studieremo come sostituire l’elettrolita, ovvero l’elemento che consente di trasportare la carica tra i due elettrodi all’interno delle batterie al litio, in forma liquida con uno allo stato solido, sempre al litio. Le batterie allo stato solido hanno una densità energetica più elevata ovvero, con le stesse dimensioni, si possono garantire autonomie superiori del 50% rispetto a quelle attuali.

Gli elettroliti liquidi attualmente in uso, inoltre, sono infiammabili e, in alcuni casi, possono costituire un pericolo per un utente. Il nostro obiettivo è arrivare a sostituirli con un sistema completamente solido a infiammabilità nulla. Questi elettroliti ad oggi non sono presenti sul mercato, anche se da anni si lavora su questo fronte. Naturalmente non sto dicendo che le batterie attuali non siano sicure, ma è successo che talvolta abbiano preso fuoco. Il nostro obiettivo è semplicemente cercare di garantire la piena sicurezza di questi dispositivi, favorendo allo stesso tempo prestazioni ottimali per i più svariati impieghi.