Celle solari da interno per alimentare i dispositivi IoT senza inquinare

In un futuro in cui la maggior parte degli oggetti sarà connessa tramite Internet, dispositivi e sensori dovranno funzionare senza fili e senza batterie. È importante per contenere i consumi energetici e per ridurre l'inquinamento ambientale. È interessante una ricerca condotta dall'Università di Uppsala per lo sviluppo di un nuovo tipo di celle solari che raccoglie luce dalle lampade da interni.

È un'idea che si affianca a quella dei pannelli solari per interni, di cui condivide la valenza. Un solo dispositivo IoT consuma pochi watt, ma secondo le stime entro il 2025 ci saranno 75 miliardi di dispositivi IoT attivi. La maggior parte di loro sarà collocata al chiuso, quindi non potrà alimentarsi con la luce del sole.

È da qui che nasce l'esigenza di fare in modo che questi dispositivi diventino autonomi. Ossa che possano funzionare senza bisogno di batterie o di un'alimentazione di rete. Come è facile da intuire: usando una fonte di energia locale a bassa manutenzione, che funzioni in assenza di luce solare.
Il gruppo di ricerca guidato da Marina Freitag, assistente presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Uppsala, ha sviluppato delle celle fotovoltaiche per interni che possono convertire in elettricità fino al 34% della luce visibile. La corrente che erogano è sufficiente per alimentare un'ampia gamma di sensori IoT.

Alla base del dispositivo ci sono celle fotovoltaiche inedite, sensibili alla tintura, basate su un elettrolita complesso del rame. Sono adatte per raccogliere la luce prodotta dalle lampade fluorescenti e LED, presenti in moltissimi ambienti. Ad esempio serre, uffici e negozi. Stando al documento pubblicato dalla Royal Society of  Chemistry, questo tipo di celle garantirebbe una resa superiore rispetto a quelle convenzionali di silicio.

Il rivestimento delle celle è realizzato con coloranti speciali che permettono l'assorbimento degli spettri di luce prodotti da certe fonti di illuminazione per interno. Inoltre, i pannelli in questione generano energia e mantengono un'alta tensione anche in condizioni di scarsa illuminazione. Per questo sono indicati per alimentare i dispositivi IoT.
La loro realizzazione è stata possibile grazie alla collaborazione della Technical University di Monaco. Ai suoi ricercatori va il merito di avere progettato un sistema adattivo di "gestione dell'alimentazione" per sensori IoT a energia solare. Contrariamente alle controparti alimentate a batterie, questi dispositivi si alimentano in modo intelligente, in funzione della quantità di luce disponibile.

I carichi di lavoro computazionali vengono eseguiti in base al livello di illuminazione disponibile. Si riducono così al minimo le perdite di energia e si sfrutta tutta l'energia della luce ambientale disponibile. Combinando tecniche di Intelligenza Artificiale e di machine learning, questo sistema a celle solari può ridurre notevolmente il consumo di energia.

È da aggiungere che i materiali impiegati sono a basso costo e non tossici. Non è da escludere che in futuro sensori avanzati come questi possano migliorare i sistemi robotici e quelli autonomi attualmente in fase di sviluppo.

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