L’elettronica per il risparmio energetico

La riduzione dei consumi energetici è diventata una questione fondamentale per contenere i continui aumenti delle tariffe dell’energia causati dalla guerra in Ucraina. L’elettronica può svolgere un ruolo molto importante nella ricerca di soluzioni virtuose finalizzate all’efficienza energetica. Le tecnologie basate sull’elettronica possono essere usate per ottimizzare le prestazioni di impianti e dispositivi e per ridurre il fabbisogno energetico in una vasta gamma di applicazioni.

Tramite la realizzazione di meccanismi di controllo, le tecnologie elettroniche permettono di aumentare l’efficienza. La correzione dei fattori di potenza negli alimentatori consente di ridurre i consumi elettrici e di recuperare l’energia che normalmente viene dissipata. Quando un alimentatore è efficiente, è in grado di convertire al meglio la potenza in ingresso trasformandola in potenza in uscita che fornisce ai dispositivi. Al contrario, un alimentatore poco efficiente invia ai componenti una quantità minore di energia elettrica, perdendone una parte sotto forma di calore. Si calcola che se ogni alimentatore aumentasse di efficienza anche solo dell’1%, a livello mondiale verrebbero risparmiati circa 93 terawattora di energia, equivalenti alla produzione di 15 centrali nucleari.

Il miglioramento dell’efficienza di conversione attraverso soluzioni elettroniche intelligenti trova applicazione negli inverter utilizzati negli impianti fotovoltaici e nel pilotaggio delle lampade a led, nella gestione delle batterie nelle auto elettriche. Il funzionamento dei sistemi viene migliorato attraverso l’esecuzione di algoritmi complessi, anche tramite l’impiego di potenti microcontrollori a 32 bit.

Le tecnologie di energy harvesting consentono di alimentare piccoli sistemi elettronici sfruttando varie forme marginali di energia che sono presenti in un luogo, come la luce del sole, la differenza di temperatura tra il motore e l’ambiente circostante o tra due materiali, l’energia cinetica sviluppata dal movimento del corpo umano. Questa energia può essere catturata per essere utilizzata immediatamente o essere immagazzinata. È possibile così realizzare dei componenti elettronici in grado di autoalimentarsi a partire da queste minime energie, di gestirle accumulandole tramite dei supercondensatori, convertendole in varie tensioni. Le energie recuperabili in modalità harvesting sono molto piccole e di natura discontinua ma possono diventare una fonte di alimentazione ideale per i moltissimi dispositivi IoT.