Innovative Energy Harvesting System based on Electromagnetic Waves

Risultato della ricerca:

L’espressione energy harvesting identifica il processo di accumulazione energetica in base al quale l’energia dispersa nell’ambiente viene catturata e convertita in energia elettrica. L’obiettivo del progetto di ricerca è relativo allo sviluppo di un sistema di energy harvesting basato sull’utilizzo dell’energia elettromagnetica a radio frequenza.

In particolare, si intende progettare delle strutture elettromagnetiche innovative, opportunamente integrate con la circuiteria elettronica necessaria per la conversione e l’accumulo dell’energia assorbita.

Le strutture proposte sono scalabili in frequenza, e pertanto possono essere progettate per operare nell’ambito di vari scenari, ovvero per catturare l’energia prodotta da diverse sorgenti a radio frequenza.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

Il risultato della ricerca non è stato oggetto di precedenti bandi di finanziamento.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

I sistemi di energy harvesting a radiofrequenza già esistenti si basano, tipicamente, sull’impiego di un’antenna, per la ricezione del segnale RF, unitamente ad un circuito raddrizzatore.

L’innovazione dell’idea progettuale proposta risiede nella parte di front-end del sistema. I segnali a radio frequenza vengono, infatti, intercettati e catturati da una superficie in grado di assorbire totalmente l’energia elettromagnetica incidente. Le strutture proposte saranno in grado di offrire elevati livelli di efficienza e di miniaturizzazione, risultando indipendenti dalla polarizzazione e dalla direzione di propagazione del campo elettromagnetico incidente.

Non sono presenti sul mercato prodotti paragonabili per composizione a quelli proposti.

Titoli di proprietà intellettuale:

I risultati della ricerca non sono protetti da titoli di proprietà intellettuale.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

L’energia a radio frequenza catturata da un sistema di energy harvesting può essere utilizzata per alimentare una vasta gamma di dispositivi a bassa potenza o per ricaricare batterie secondarie (raccolta e immagazzinamento di energia). Nello specifico, l’energia recuperata dall’ambiente può essere utilizzata per ricaricare gradualmente alcuni dispositivi tra cui: tag di localizzazione GPS, sensori medici indossabili ed elettronica di consumo come lettori di e-book e cuffie.

Inoltre, il processo di energy harvesting a radiofrequenza può essere utilizzato per alimentare sensori remoti per l’automazione degli edifici o per il monitoraggio ambientale. Esso, infatti, consente di costruire sistemi elettronici con alimentazione quasi o totalmente autonoma, offrendo la possibilità di installare sistemi elettronici laddove l’allacciamento energetico non sia disponibile, oppure risulti essere troppo oneroso, e laddove le batterie siano difficili da sostituire.

Il sistema di energy harvesting proposto si rivolge, in generale, al mercato della generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili e/o disponibili nell’ambiente. Nello specifico, esso potrà essere impiegato nell’ambito dell’elettronica di consumo, del monitoraggio ambientale e nelle applicazioni IoT (Internet of Things).

Il mercato di riferimento della presenta proposta è molto vasto ed include tutte le aziende che operano  nel settore dei dispositivi tecnologici da utilizzare in mobilità, che è sempre in forte crescita. I potenziali clienti sono tutti gli utenti di dispositivi tecnologici (PC portatili, tablet, smartphone) da utilizzare in mobilità, ovvero in assenza di prese elettriche.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

Lo stato attuale della ricerca (TRL 4) necessita di ulteriori fasi di sviluppo che riguarderanno

principalmente: l’ottimizzazione del sistema in termini di dimensioni ed efficienza (scelta dei materiali dielettrici, scelta delle frequenze operative, integrazione della componentistica elettronica); realizzazione di alcuni prototipi e validazione sperimentale in laboratorio; validazione in ambiente reale.