Accoppiamento tra supercondensatori e materiali piezoelettrici per Energy Harvesting

L’energy harvesting è la progettazione di elementi atti alla conversione, condizionamento e accumulo dell’energia. La struttura comprende il generatore e l’accumulatore ed un accoppiamento con circuitazioni. Per la conversione si è optato per un disco piezoelettrico di PZT. Per l’accumulo la scelta è caduta su un supercondensatore. Per l’accoppiamento si è scelto un ponte di Graetz ed un condensatore elettrico per filtro. Per valutare l'output si è proceduto a testare mediante pressatura meccanica e misurazione con oscilloscopio. Tale step risulta importante per la scelta del circuito di condizionamento in quanto, quest’ultimo è intrinsecamente fornito di perdite. Quando le tensioni risultano insufficienti si è soliti adottare un array di più dischi. La sperimentazione con un singolo disco risulta accettabile per range di tensione superiori agli 0.6 V, se il ponte raddrizzatore scelto contiene diodi classici, e range superiori a 0.3 V per diodi Schottky. La ricarica del condensatore deve avvenire fissando un intervallo di tempo e la scarica, possibilmente nello stesso intervallo, risulta uno strumento utile per valutare l’energia realmente estratta. È una valutazione importante in quanto il dispositivo di accumulo possiede delle perdite tra cui l’energia residua. . Tal fenomeno porta ad avere una potenza disponibile inferiore a quella teorica. La scelta dei parametri circuitali, assieme alle caratteristiche di generatore e storage, permette di valutare l’impedenza del circuito. L’ottimo dell’estrazione si raggiunge quando l’impedenza del sistema eguaglia il coniugato dell’impedenza di carico (o di storage). La scelta dei parametri può partire dalla ricerca di questa uguaglianza. Grazie allo studio sperimentale a breve termine, si settato i parametri lavorativi, si individuano i punti di lavoro e si dimensionano i sottosistemi.