L'energy harvesting, o raccolta di energia ambientale, è una delle tecnologie chiave per affrontare le sfide energetiche del futuro. Essa si basa sulla conversione di fonti energetiche presenti nell’ambiente, come luce solare, vibrazioni, calore o onde radio, in energia elettrica utilizzabile. La sua adozione promette di ridurre i costi operativi e contribuire alla sostenibilità ambientale, un obiettivo sempre più ambìto in un mondo alle prese con i cambiamenti climatici e la crescente domanda energetica. Analizziamo ora in che modo l'energy harvesting sta rivoluzionando il settore tecnologico.
Da secoli, l’umanità è alla ricerca di nuove fonti energetiche per soddisfare esigenze sempre più complesse. Oggi, la transizione verso fonti rinnovabili e l’abbandono dei combustibili fossili sono priorità globali, e in questo scenario l'energy harvesting si rivela una soluzione alquanto innovativa, capace di integrare le attuali tecnologie di produzione energetica. La raccolta di energia non è solo una risposta alle sfide tecnologiche ed energetiche odierne, ma una visione concreta per un mondo più sostenibile. In particolare, questa tecnica rappresenta una valida alternativa alle fonti tradizionali e, allo stesso tempo, una componente fondamentale per alimentare dispositivi di nuova generazione, riducendo l'impatto ambientale globale. L’energia ambientale è onnipresente e si manifesta in varie forme. La radiazione solare è tra le più sfruttate, grazie alla diffusione dei pannelli fotovoltaici, tuttavia, le loro limitazioni in termini di efficienza energetica continuano a stimolare la ricerca di materiali e tecnologie più performanti. Oltre al solare, altre fonti includono vibrazioni meccaniche, onde elettromagnetiche, differenze termiche e calore corporeo. Trasduttori avanzati come i dispositivi piezoelettrici, termoelettrici ed elettromagnetici consentono di catturare e convertire queste energie in modo sempre più efficiente, tali soluzioni trovano applicazione sia su larga scala, come nei sistemi industriali, sia su piccola scala, in dispositivi portatili e indossabili.
Negli ultimi anni, l'energy harvesting ha visto una rapida evoluzione tecnologica, spinta dalla crescente richiesta di dispositivi elettronici compatti, autonomi ed a lunga durata, smartphone, sensori indossabili e dispositivi IoT rappresentano alcuni esempi di applicazioni dove la raccolta di energia può eliminare o ridurre l'uso delle batterie tradizionali. Le batterie, infatti, presentano svantaggi intrinseci come la necessità di sostituzione o ricarica, oltre a limitazioni in termini di peso e dimensioni. Un obiettivo ambizioso è quello di eliminare del tutto le batterie in alcuni dispositivi, rendendoli completamente autonomi grazie alla raccolta di energia. Sebbene la variabilità delle fonti ambientali rappresenti ancora una sfida aperta, tecnologie avanzate di power management e soluzioni di storage come batterie a film sottile e supercondensatori, stanno aprendo nuove prospettive e possibilità applicative; grazie a questi sistemi è possibile migliorare l'efficienza complessiva e ridurre anche l’ingombro dei dispositivi elettronici. Con l’esplosione delle applicazioni Internet of Things (IoT), si prevede che miliardi di dispositivi connessi richiederanno una fonte energetica affidabile e sostenibile; a tal proposito, la sensoristica wireless, fondamentale per il monitoraggio ed il controllo remoto, rappresenta un campo di applicazione ideale per l’energy harvesting. I sensori, alimentati da fonti ambientali, possono essere facilmente installati senza necessità di complessi cablaggi, rendendo i sistemi più flessibili e scalabili. Una combinazione di diverse tecniche di raccolta energetica può aumentare ulteriormente l’affidabilità dei sensori wireless, soprattutto in ambienti dove le fonti disponibili variano periodicamente. Ad esempio, in applicazioni industriali, le vibrazioni meccaniche e le onde radio possono coesistere come fonti complementari, garantendo un approvvigionamento energetico continuo.
Guardando al futuro ed alle possibili prospettive, nonostante i notevoli progressi tecnologici, l’energy harvesting è ancora in fase di sviluppo, seppure con ampi margini di miglioramento grazie alla capacità di sfruttare l'energia ambientale per alimentare dispositivi sempre più sofisticati, una rivoluzione che potrebbe cambiare radicalmente il nostro modo di vivere e lavorare. La ricerca si concentra soprattutto su materiali innovativi, come quelli per pannelli fotovoltaici ad alta efficienza, e su trasduttori sempre più performanti; parallelamente, l’integrazione con sistemi avanzati di gestione dell’energia promette di superare le attuali limitazioni rendendo questa tecnologia una componente chiave del futuro energetico globale. Con l'innovazione continua, le prospettive per questo ambito sono molto promettenti.
