Dimenticatevi batterie o sistemi di accoppiamento induttivo, affermano gli inventori di una nuova tecnologia per Energy harvesting: l’energia che serve è attorno a noi e adesso si può catturarla.
La denominazione Energy Harvesting si riferisce a processi in cui l'energia proveniente da sorgenti alternative viene catturata e salvata per successivo utilizzo. Per energie alternative si intendono in genere tutte quelle sorgenti che sono in varie forme disponibili nell'ambiente, per esempio energia termica, energia cinetica, energia chimica, energia solare. Recentemente un gruppo di ricerca dell’università di Washington ha concepito una nuova tecnologia per l’energy harvesting, denominata Power Over WiFi (PoWiFi), che sembra poter consentire con buona efficienza nel raccogliere e immagazzinare da segnali WiFi un’energia sufficiente per alimentare semplici dispositivi, quali sensori di temperatura o fotocamere in scala di grigio a bassa risoluzione. Nell’ambito del progetto è stato realizzato anche un sistema in cui può coesistere sia un router WiFi che una sorgente di alimentazione, senza che in rete l’instradamento dei segnali wireless subisca degrado alcuno come qualità mentre è in atto la ricarica dei dispositivi.
Alcuni dettagli sulla tecnologia
La formalizzazione della tecnologia PoWiFi nasce da una prima semplice scoperta: l’energia di picco contenuta in segnali WiFi non sfruttati spesso si avvicina a quella dei requisiti operativi di alcuni dispositivi low-power. Ma il problema principale è che i segnali sono normalmente trasmessi in modo intermittente, tal per cui l’energia si disperde fuori dal sistema nei periodi di silenzio. I ricercatori hanno allora ottimizzato il comportamento di un router in modo da far avvenire l’invio di quelli che hanno definito come “power packet” superflui nei canali WiFi non in uso, per irrobustire il segnale WiFi e renderlo adeguato a una power delivery ma senza incidere su qualità e velocità della trasmissione dati. Il sistema completo è costituito da due componenti: il router, e dei sensori specializzati che, integrati nei dispositivi, possono raccogliere l’energia RF e convertirla in DC power. Per quanto riguarda il router, è stata effettuato solo un firmware upgrade, quindi solo una modifica software allo scopo di garantire la funzionalità di sorgente di potenza oltre a quella propria di router in quanto tale. In sostanza non si fatto intervento alcuno sull’hardware preesistente. Da evidenziare che esistono in commercio soluzioni che trasmettono energia “on-the-air” tramite segnali RF, ma richiedono hardware completamente dedicati che di fatto fanno perdere l’aspetto WiFi. La vera sfida vinta dalla soluzione dell’università di Washington è stata poter trasmettere simultaneamente sia segnali WiFi che energia, poi opportunamente catturata dai sensori e resa disponibilie ai dispositivi in cui i sensori sono integrati. Al riguardo è interessante notare che, come affermato dal team di ricerca, se si fosse voluto trasmettere il massimo possibile di energia, questo sarebbe stato possibile ma allora vi sarebbe stata potenza su tutti i canali, e non più comunicazione WiFi. I test finora eseguiti hanno riguardato dei sensori di temperatura, di cui è stata possibile l’alimentazione fino a una distanza pari a quasi 10 metri.
Obiettivi futuri
I risultati sperimentali finora ottenuti, per quanto confermino la teoria della soluzione, non sono tali da far prevedere a breve la commercializzazione di sistemi basati sulla tecnologia Power Over Wi-Fi, dato che la quantità di energia “harvested” è ancora limitata, ma vi sono tutte le condizioni per raggiungere risultati importanti. Del resto l’obiettivo del PoWiFi è quello di entrare nel contesto Internet of Things, aiutando lo sviluppo di applicazioni dove piccoli sensori con capacità elaborativa ed embedded in dispositivi e oggetti anche della vita quotidiana possano tra loro colloquiare. E la sfida più importante consiste nel fornire energia a questi sensori e dispositivi, che saranno sempre più numerosi e compatti, senza che sia necessario alimentarli da una presa di corrente.
