La microturbina: piccola grande sfida green

Micro Turbina

La microturbina vince la selezione della Fondazione Mind The Bridge Bridge: è un generatore portatile di energia miniaturizzato che è grande quanto una moneta da 1 euro ma vale molto molto di più. Il team leader del gruppo dell’Istituto Italiano di Tecnologia che lo ha realizzato, Emanuele Guglielmino, spiega che è micro ma è soprattutto “green” perchè l’energia elettrica viene generata sfruttando la pressione di un fluido disponibile localmente, evitando così un processo di combustione molto nocivo per l’ambiente.

1) Cos’è e a cosa serve, in breve, la Microturbina?

La microturbina è un generatore portatile di energia miniaturizzato (il suo diametro è di 14 mm) e integrato ispirato alla tecnologia delle turbomacchine.

Essa sfrutta la pressione di un fluido disponibile localmente nell’ambiente o in un impianto industriale, per esempio in un gasdotto, trasformandola in energia elettrica disponibile per l’utilizzo in loco. La microturbina rientra nella categoria dei cosiddetti sistemi di “energy harvesting”, dal termine inglese “harvest” che significa raccolto agricolo.

Possibili applicazioni sono nell’industria del gas, oppure in campo ferroviario o nautico. Un utilizzo tipico è l’alimentazione di sensori per i più svariati usi, anche in zone remote.

2) Come funziona? Come è nata l’idea?

Il principio fisico è analogo a quello delle turbine “macro”, che vengono usate nelle centrali di generazione elettrica e nei motori aerei, ma declinato alla scala “micro”, risolvendo le sfide tecniche associate alla miniaturizzazione.

L’ aria in pressione viene fatta espandere attraverso condotti di forma particolare e in questa operazione l’energia del fluido in pressione viene trasformata in energia meccanica che fa ruotare la turbina. Questa energia, a sua volta, viene convertita in energia elettrica tramite un generatore.

Osservando la necessità di mercato durante esperienze lavorative relative a turbine industriali per applicazioni Energy ed Oil & Gas e di sistemi ferroviari è nata l’idea di sviluppare una microturbina del diametro di una moneta da un euro. Ho sviluppato il progetto nell’Istituto Italiano di Tecnologia con il collega Michele Focchi.



3) Perchè è green?

Perché l’energia elettrica viene generata sfruttando la pressione di un fluido disponibile localmente, non attraverso un processo di combustione. Tale energia elettrica può essere proficuamente utilizzata per l’alimentazione di sensori per i più svariati usi, dal monitoraggio ambientale alla protezione degli impianti, migliorando così l’affidabilità di quest’ultimi.

La microturbina può sostituire una batteria oppure ricaricarla in un luogo remoto, riducendo così i costi di manutenzione di impianto e le attività di smaltimento delle batterie.

4) Quali tecnologie si nascondono in questo generatore portatile di energia?

La microturbina è un generatore portatile di energia miniaturizzato, integrato e intelligente.

Passando da una turbina industriale di parecchi metri di diametro a una macchina di pochi millimetri di diametro nascono criticità che non sono presenti su macroscala, per cui semplicemente scalare una macchina di grossa taglia non avrebbe portato ai risultati sperati. Per risolvere queste problematiche tecniche si è introdotta un’innovazione unica (brevettata), che prevede l’ integrazione della parte elettrica e della parte meccanica all’ interno di un unico componente.

Inoltre, la microturbina è dotata di scheda wireless, per cui le informazioni misurate dei sensori possono essere trasmesse ad un operatore in remoto per esempio attraverso un messaggio sms direttamente sul suo cellulare.

5) Quanta energia è in grado di produrre e vita media ?

E’ in grado di produrrre fino a 30 Watt con aria alla pressione di circa 1 atmosfera e ha una vita utile di 10 anni, in altre parole può girare per 10 anni senza fermarsi e senza bisogno di manutenzione.

6) Qualche esempio di situazione in cui utilizzare la Microturbina?

Un esempio tipico è un gasdotto, che passa attraverso zone distanti dai centri abitati, lungo il quale bisogna monitorare con sensori eventuali perdite di gas o gestire, sempre attraverso opportuni sensori, il suo funzionamento ottimale; oppure immaginiamo un grosso impianto o una linea ferroviaria in cui la mancata alimentazione di certi strumenti può causare un’ interruzione del servizio. I sensori sono tipicamente alimentati tramite batterie collegate allo strumento da cavi in rame, per cui un esaurimento delle batterie o un danneggiamento dei cavi può causare un’interruzione del loro funzionamento che può impattare sull’operatività dell’impianto e che richiede costosi interventi di manutenzione in campo.

In questi contesti la microturbina si pone come generatore di energia alternativo.

7) Quali riconoscimenti avete avuto per questa idea? Sono allo studio ulteriori sviluppi: scenari futuri?

Nel giugno di quest’anno il progetto è stato vincitore della selezione della Fondazione Mind The Bridge e quest’estate è stato portato all’attenzione degli investitori e delle società della Silicon Valley in California e recentemente ha vinto la “Start Cup Ricerca- il Sole 24Ore”.

Attualmente sono in corso valutazioni di nuove applicazioni e la definizione del business model più adatto a questa tecnologia, per favorirne una diffusione su larga scala.

Pubblicato da Marta Abbà il 23 novembre 2012