Recupero di energia dalle vibrazioni di superfici investite dal vento tramite assorbitori dinamici piezoelettrici

The recovery of energy dispersed by the environment around us, is one of the most discussed issues of recent years. The motion of bodies, heat, electromagnetic waves present in environments, are primary energy sources, which can be exploited and converted to generate useful energy in a new form. Among the various devices designed to achieve this purpose, of particular interest in the last decade, are those capable of carrying out this recovery starting from vibrations. In the present work we have focused precisely on the development of one of these energy harvesting devices, conceived and developed with the aim of making it capable of converting the vibratory kinetic energy of the surfaces hit by the wind, into useful electrical energy. The device designed is the result of the combination of two different technologies: that of the dynamic absorber on the one hand and that of the classic piezoelectric energy harvester excited at the base, in the configuration with cantilever beam, on the other. In the following pages, the device designed is described and modeled theoretically, and then tested in the laboratory. The results are finally analyzed and discussed, thus providing indications for possible applications and further future developments of the system.

Il recupero di energia dispersa dall’ambiente che ci circonda, è una delle tematiche più discusse degli ultimi anni. Il moto dei corpi, il calore, le onde elettromagnetiche presenti negli ambienti, sono fonti energetiche primarie, che possono essere sfruttate e convertite per generare energia utile sotto nuova forma. Fra i vari dispositivi ideati per ottenere questo scopo, di particolare interesse nell’ultima decade, sono quelli capaci di effettuare questo recupero a partire dalle vibrazioni. Nel presente lavoro ci si è concentrati proprio sullo sviluppo di uno di questi dispositivi di energy harvesting, ideato e sviluppato con lo scopo di renderlo capace di convertire l’energia cinetica vibratoria delle superfici investite dal vento, in energia elettrica utile. Il dispositivo ideato è il risultato del connubio di due tecnologie differenti: quella dell’assorbitore dinamico da un lato e quella del classico energy harvester piezoelettrico eccitato alla base, nella configurazione con trave a sbalzo, dall’altro. Nelle pagine che seguono il dispositivo pensato viene descritto e modellato teoricamente, per poi essere testato in laboratorio. I risultati vengono infine analizzati e discussi, fornendo dunque indicazioni per applicazioni possibili ed ulteriori sviluppi futuri del sistema.