Rinnovabili • batteria elastica

Dalla Svizzera la batteria elastica che puoi piegare e strizzare

Il team di ricercatori dell'ETH ha utilizzato materiali estensibili per sviluppare un dispositivo di accumulo elettrochimico che non teme le deformazioni meccaniche

batteria elastica
Credit: Niederberger Group, ETH Zurigo

Componenti flessibili e un elettrolita gel il segreto delle nuova batteria elastica

(Rinnovabili.it) – La puoi piegare, allungare e persino attorcigliare ma la batteria elastica, creata da Markus Niederberger, continuerà a funzionare senza problemi. Il dispositivo, frutto del lavoro svolto dal professore Niederberger e dalla sua squadra all’ETH di Zurigo, si è guadagnato un posto di tutto rispetto nelle vetrina delle innovazioni elettroniche del nuovo millennio.

Gli ultimi trend di settore vogliono l’elettronica sempre più “malleabile”: dai cellulari con schermo pieghevole agli abiti intelligenti dotati di sensori, il comparto sta progressivamente tentando di liberarsi dalle rigide strutture del passato. Tuttavia, questi dispositivi necessitano di una fonte di energia, solitamente una batteria agli ioni di litio, elemento pesante e rigido (leggi anche Elettronica indossabile: creata la prima batteria al litio elastica).

 

Una soluzione efficiente arriva dalla ricerca svizzera. Il team dell’ETH ha sviluppato un prototipo di batteria elastica a film sottile grado di integrarsi senza problemi dell’elettronica tessile o indossabile.

Ciò che rende speciale il nuovo sistema è il suo elettrolita e il sua speciale architettura interna. Tutti i componenti dell’unità, infatti, sono flessibili. I due collettori di corrente per gli elettrodi sono stati realizzati grazie ad plastica estensibile contenente carbonio elettricamente conduttivo. Sulla superficie interna del polimero, i ricercatori hanno applicato un sottile strato di piccoli fiocchi d’argento, leggermente sovrapposti fra di loro, per far sì che non perdano il contatto quando l’elastomero viene piegato. Quindi hanno spruzzato sulle due facce in argento (in un’area precisa) polvere di ossido di litio manganese, in un caso, per realizzare l’anodo e di ossido di vanadio per creare il catodo, nell’altro. A completare il quadro, l’elettrolita in gel inventato dal dottorando Xi Chen, che contiene acqua con un’alta concentrazione di sale di litio. 

 

Credit: gruppo Niederberger, ETH Zurigo
Credit: gruppo Niederberger, ETH Zurigo

 

Niederberger sottolinea che sono necessarie ulteriori ricerche per ottimizzare la batteria flessibile prima di prendere in considerazione la sua commercializzazione. In particolare modo, il team deve aumentare la quantità di materiale che può essere contenuto. >>Leggi anche Impianti d’accumulo: lo storage mondiale toccherà i 2,8 TWh nel 2040<<

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • Turbine eoliche ad asse verticale

Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
via depositphotos

Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

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Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

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