Applicazioni energy harvesting per l'alimentazione di reti di sensori wireless

L’eliminazione dei tradizionali collegamenti via cavo nelle reti di sensori wireless comporta indubbi vantaggi come la riduzione dei costi, un notevole aumento della mobilità dei sensori e l’impiego quest’ultimi in spazi incompatibili con soluzioni cablate. Tuttavia, eliminando i cavi, il tradizionale percorso per l’approvvigionamento dell’alimentazione viene meno e la potenza elettrica richiesta, attualmente, viene erogata dalle batterie. Se da un lato l’impiego di queste permette di erogare una relativa alta potenza a bassi costi, esse presentano però una serie di criticità: ad esempio se una batteria viene utilizzata in ambienti aperti e per lungo tempo, essa necessita di essere sostituita o di alcune manutenzioni. Spesso tutto ciò non è fattibile e, nonostante l’adozione di nuovi materiali per la produzione di batterie più efficienti, la sua capacità energetica non risulta molto migliorata. Queste problematiche hanno spinto la ricerca verso nuove tecniche di alimentazione. Oggi uno degli obiettivi principali consiste nel rendere prelevabile dall’ambiente circostante l’energia necessaria all’alimentazione di sensori e sistemi elettronici. Il recupero d’energia è effettuato con opportuni convertitori in grado di prelevare l’energia da sorgenti ambientali e di trasformarla in energia elettrica che andrà ad alimentare i sensori della rete wireless. In questo modo i sensori della rete wireless diventeranno energeticamente autosufficienti e acquisiranno un’operatività virtualmente illimitata nel tempo senza l’ausilio di interventi esterni. In questo lavoro di tesi presenteremo diverse tipologie ed esempi di energy harvesting che sfruttano differenti fonti di energia ricavate dall’ambiente circostante. Dopo una breve descrizione delle WSN e delle sue possibili applicazioni, faremo un’analisi riguardo alla fattibilità di applicare un energy harvester termico per rendere un nodo sensore autonomo. L’impiego di un modulo TEG di piccole dimensione, infatti, fornisce potenze di qualche centinaio di che, insieme all’impiego dei protocolli di gestione energetica wireless ormai molto diffusi, permette di rendere autonome le reti di monitoraggio wireless.