recupero energetico percorso pedonale per il recupero energetico da destinarsi allo storage o alle esigenze della cittĂ Agosto 2015
project by Fabio Ciaglia per :
Premessa Le fonti di energia rinnovabile derivano principalmente dal calore della radiazione solare. Esistono altresì anche fonti rinnovabili non-solari, come l'energia dalle maree o l'energia geotermica. L'energia solare sia nella forma di radiazione solare diretta sia nelle forme indirette, come il vento, l'acqua e la bioenergia, è stata la fonte di energia sulla quale si sono basate le prime società umane. Prima della rivoluzione industriale queste fonti erano di fatto le uniche forme di energia usate dall'uomo. Durante gli ultimi 150 anni la civiltà moderna è diventata dipendente in maniera crescente dai combustibili fossili come il carbone, il petrolio e il gas naturale. Queste risorse sono esauribili in quanto per natura la loro disponibilità è limitata nel lungo termine. Inoltre è risaputo che la loro combustione rilascia nell'atmosfera diossido di carbonio che è uno dei principali responsabili del riscaldamento globale. Le varie forme di energia rinnovabile generalmente hanno impatti ambientali più bassi rispetto ai combustibili fossili, sono naturalmente rinnovabili e per questo la loro disponibilità non è limitata. Le Fonti di Energia Rinnovabile (FER) contribuiscono alla richiesta globale di energia primaria in tre settori principali: la produzione di elettricità, il riscaldamento e il raffreddamento, e il trasporto. Le energie alternative sono necessarie per il 90% degli italiani. La Roadmap UE per l'energia lega l'obiettivo comunitario di ridurre dell'80% le emissioni inquinanti entro il 2050 innanzitutto alla completa decarbonizzazione della produzione energetica: solo se saremo in grado di produrre energia a impatto zero il livello complessivo delle emissioni potrà subire una riduzione drastica. Quattro i pilastri su cui si fonda il nuovo modello energetico. Innanzitutto l'efficienza e la riduzione dei consumi. In secondo luogo l'aumento della quota prodotta da fonti rinnovabili. Lo sforzo della Commissione è diretto soprattutto a comunicare l'urgenza degli investimenti nel settore energetico: spendere oggi significa per Bruxelles pagare meno domani, grazie ai risparmi conseguibili con l'efficienza dei consumi, alla riduzione della dipendenza dalle fonti fossili e dalle fluttuazioni che ne caratterizzano i prezzi, ma anche in considerazione del costo dell'adeguamento ai cambiamenti climatici. Ma secondo alcuni, il costo della transizione alle rinnovabili è stato sovrastimato. Meno pregnante invece il messaggio per quanto riguarda la meta cui si ambisce. Oltre all'obiettivo del taglio delle emissioni per il 2050, non ci sono target vincolanti. Agli Stati membri si forniscono quindi una serie di indicazioni che potranno combinare nel modo per loro più opportuno con iniziative da adottare a livello nazionale. 2
Dal movimento una nuova forma di energia Nel quadro nei nostri giorni, si muovono nuove e collaudate forme di produzione energetica, che attendono solo di essere usate e ampliate nella vita di tutti i giorni. La tecnologia piezoelettrica potrebbe essere il futuro dell'energia. Eppure, anche se campi di applicazione inaspettati si spalancano oggi davanti ai nostri occhi, grazie ai passi da gigante fatti sia nello studio dei materiali sia nelle sperimentazioni, non è certo una tecnica proprio nuova. Uno dei campi di applicazione più antichi del piezoelettrico sono gli accendigas in cui bisogna spingere il bottone per scatenare una scintilla: una tecnologia ben conosciuta in tutte le case del mondo dalla fine degli anni 60 e che è diversa dalla classica pietra focaia sulla quale si sfrega una rotellina, come nel caso degli accendini più comuni. Quel piccolo gesto di spingere un bottoncino fa in modo che un determinato cristallo, detto appunto piezoelettrico (dal greco piezein, comprimere) per le sue qualità, si deformi e generi una differenza di potenziale, cioè una tensione elettrica.La definizione della corrente elettrica prodotta da questi materiali è quindi quelle di corrente piezoelettrica, cioè prodotta da un materiale la cui deformazione causata da una pressione o spinta genera elettricità. Il piccolo accendigas nasconde dentro di se una tecnologia superiore a quella di una dinamo e che sicuramente potrebbe risolvere moltissimi problemi energetici e quindi ambientali, sociali, sanitari ed economici in tutto il mondo. Fino ad oggi il nostro modo di produrre corrente si basava prevalentemente (come sopra ampiamente descritto) su due sistemi: la trasformazione dell'energia cinetica in elettricità mediante turbine (come facciamo con il vento, l'acqua, il vapore...) o quella chimica, come le batterie dell'auto o le celle fotovoltaiche. Eppure c'è tutto un mondo di energia cinetica, cioè di movimenti, che non avevamo mai trasformato in elettricità e che stavamo semplicemente sciupando: quello della compressione. Il piezoelettrico è il futuro dell'energia: non saranno più le turbine a dover girare per produrre elettricità, adesso potremmo sfruttare tutti gli altri movimenti che comprimono materiali e/o superfici. Inutile dire che sono svariati i campi di applicazione dall'architettura residenziale, all'edilizia sostenibile alla progettazione metropolitana che potrebbero modificare radicalmente sia lo spazio in cui viviamo sia il modo di relazionarci con l'ambiente. Una strada che si integra a quelle attuali per la produzione di energia da fonti rinnovabili e che sfrutta ad esempio la caduta della pioggia, l'oscillazione causata dal vento, i movimenti delle masse d'acqua. Molti paesei questa tecnologia è già realtà, come ad esempio in Giappone o in Inghilterra, dove nella metropolitana di Tokio e |Londra una adeguata pavimentazione già sfrutta i milioni di passi che ogni giorno viene calpestato; il suolo delle stazioni per produrre preziosa energia elettrica da energia cinetica, che altrimenti andrebbe sprecata è sicuramente da attenzionare.
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E in Italia? Ovviamente si fatica ancora ad adottare forme di energia che sfruttino il movimento anche se non mancano alcune sperimentazioni anche di rilievo. Se vogliamo risolvere i problemi del mondo dobbiamo imparare dalla natura: non sprecare niente e riutilizzare. Questo progetto ha intenzione di adottare e di realizzare una installazione piezoelettrica nella città di Eboli, attravero una azienda innovativa e di primaria importanza nella realizzazione di questi impianti, sfruttando una area cittadina, attenzionata e frequentata da migliaia di persone, per attività fisica e più in generale per fare jogging. La piezoelettricità è la strada giusta per l'energia del futuro.
Applicazioni Produrre energia pulita mentre camminiano per strada. E’ questo quanto è possibile fare grazie ad una azienda leder del settore : l' inglese Pavegen Systems. L’idea da cui si è partito è molto semplice e intuitiva : sfruttare l’energia cinetica e la “forza” di ogni singolo passo per generare energia green da destinare al soddisfacimento del fabbisogno elettrico pubblico. Si tratta di “mattonelle” da inserire nei tradizionali marciapiedi, o laddove necessario, in grado di assorbire lo stress di ogni singolo passo e, proprio per questo, non stupisce che la tecnologia in questione abbia già attirato l’attenzione delle amministrazioni cittadine di quei nuclei urbani che hanno quotidianamente un gran “traffico” di pedoni. Pensiamo alle città con centri storici molto battuti da turisti, ma anche ai contesti con un gran traffico di pendolari per motivi professionali e, perchè no, anche agli spazi pubblici come stazioni ferroviarie, aeroporti, aree per il jogging e così via. Queste particolari “mattonelle” riescono a destinare l’energia raccolta all’interno di una batteria al litio oppure a indirizzarla immediatamente verso la rete elettrica pubblica come illuminazione stradale, segnali stradali luminosi, sistemi videosorveglianza e di allarme e così via. Ogni volta che una di queste “mattonelle” viene “calpestata” si è stati parte del processo di creazione di energia pulita. Per quanto riguarda la loro realizzazione sono utilizzati al 100% materiali riciclati, in particolare plastica, e saranno in grado di accumulare oltre 2.5 watts di energia elettrica all’ora. Sono inoltre impermeabili, dotate di una struttura in grado di resistere al passaggio continuo, tanto che si parla di un ciclo di vita di 10 anni o di 40 milioni di passi. Queste speciali “mattonelle” sono state testate in diverse zone del pianeta e per applicazioni diverse, ad esempio è stata realizzata una pista da ballo, con un grande effetto scenico visto che si illuminano ad ogni passo, e sono installate anche in alcune zone di Londra, in Germania Singapore, oltre che in diverse scuole dove stanno dando ottimi risultati aiutando a coprire il fabbisogno energetico interno. La Pavegen Systems ha avuto questa semplice intuizione: sfruttare un movimento naturale e quotidiano per ricavare energia tale da alimentare immediatamente utenze come lampioni stradali, mappe cittadine 4
illuminate, segnali stradali o fermate dell’autobus. In fase di sperimentazione è stato possibile calcolare come 5 ore di passi e compressioni, lungo una strada affollata, risultano sufficienti ad illuminare una fermata dell’autobus addirittura per mezza giornata. Con questi numeri si potrebbe ammortizzare il costo della messa in posa delle mattonelle “ecologiche” in appena un anno di attività. Le mattonelle in questione inoltre, sono totalmente ecologiche, perché per costruirle viene utilizzata gomma riciclata di vecchi copertoni. I possibili utilizzi di questa tecnologia sono talmente vasti da sembrare infiniti.
Il Palasele di Eboli Il desiderio di restare in forma non va in vacanza o per lo meno non completamente. Nelle sere d’estate, si sa, capita di fare qualche eccezione di troppo da un punto di vista alimentare ed è quindi necessario, per chi non vuole mettere su neanche un grammo, correre ai ripari. Ecco allora che i trainer di palestre e centri fitness si organizzano e se i luoghi al chiuso, frequentati per tutto un inverno, non si via delle Olimpiadi addicono più alle alte temperature di questo periodo e al desiderio di stare all’aperto cosa c’è di meglio, e di più apprezzabile, che proporre flessioni, squat e addominali all’aria aperta. Ma non solo questa utenza. E' ormai prassi consolidata già nella Eboli dagli anni 90, la frequentazione costante ed in ogni stagione, trend che è sempre in maggiore crescita, per tutte le età e ad ogni ora, che vede cimentarsi nella classica corsetta tanti tantissimi ebolitani, nei luoghi intorno alla area degli impianti sportivi, in un percorso che è da decenni sempre lo stesso e col tempo viale oggetto della installazione
continua ad affollarsi.
La corsa all’aperto (in un ambiente, si spera, non inquinato), infatti, offre il vantaggio primario di esporre il corpo all’aria e alla luce solare, con conseguente attivazione di vari enzimi, indispensabili alla nostra salute. Ci abitua, poi, ad affrontare diverse condizioni climatiche, permettendoci di rafforzare le difese immunitarie e di ridurre così il rischio di infezioni batteriche e virali. E da adesso uno stimolo nuovo, quello della produzione energetica accompagnerà l'impegno col nostro corpo, affiancandolo a quello per la città. Difatti una palestra è un ambiente sicuramente meno salubre, di un ambiente all'aperto, che è comunque preferibile. In ogni caso, sia che si corra all’aperto, sia che si corra al chiuso, sono sempre importanti un abbigliamento adeguato che faciliti la dispersione del calore, calzature idonee, costante idratazione, anche se la nostra mattonella non richiede alcuna particolare indicazione per essere calpestata. Migliaia di persone giornaliermente affollano le aree circostanti il Palasele, in un percorso obbligato, oggetto del nostro innovativo progetto, ora un motivo in più per correre.
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Progetto Alla base del nostro progetto vi è un prodotto, regolarmente commercializzato da una azienda che ha fatto parlare di sè da tempo : Pavegen. Camminare per produrre energia elettrica Pavegen è un sistema per la conversione dell'energia cinetica prodotta durante le passeggiate o la corsa su mattonelle piezoelettriche e trasformarle in energia elettrica: le potenzialità sono elevatissime. E' un prodotto che ha l'obiettivo di produrre energia in maniera pulita, utilizzando una risorsa praticamente illimitata ed a costo quasi nullo: i passi delle persone. L'idea di fondo è infatti quella di utilizzare l'energia cinetica prodotta dalle persone durante una passeggiata per produrre energia elettrica, sfruttando appositi sistemi di conversioni posti sull'asfalto a tale scopo. Tale idea è già realtà, con l'omonima azienda che attualmente sta spingendo per promuovere il proprio progetto affinché possa divenire una delle soluzioni di primo piano nella produzione di energia pulita. Tali sistemi di conversione consentono quindi di trasformare l'energia cinetica che si genera ad ogni passo in un'equivalente elettrico, potendo di fatto sia immagazzinare tale energia che utilizzarla nell'immediato. Trattasi insomma di un sistema che, applicato in aree affollate, potrebbe ridurre sensibilmente, se non annullare, le spese per l'illuminazione pubblica, abbassando inoltre i costi per la gestione di ulteriori servizi che necessitano di energia elettrica, potendo produrla praticamente a costo zero sfruttando il contributo fornito dai cittadini. Questi ultimi rappresentano il vero cuore dell'intero progetto, in quanto senza di essi l'intera idea non avrebbe motivo di esistere.
Uno dei principali vantaggi di Pavegen è la possibilità di sfruttare l'energia prodotta durante le passeggiate senza modificare le abitudini dei cittadini, i quali per contribuire non devono far altro che compiere un'azione alla quale sono già abituati e che compiono quotidianamente: passeggiare per le strade della città. Pavegen è inoltre conveniente anche dal punto di vista ecologico, in quanto utilizza prevalentemente materiali riciclati per la produzione dei blocchi che, calpestati dalle persone durante le passeggiate, permettono la produzione di energia elettrica. Qualora dovesse prender piede, tale progetto potrebbe fornire un importantissimo contributo alla città che deciderà di implementare tale sistema lungo le proprie strade, compiendo un importante passo nella 6
direzione di una gestione intelligente delle risorse a disposizione, ed espandendo lo storage energetico. Per questo motivo, abbiamo ideato un percorso, che con certezza assoluta sarĂ calpestato da diverse migliaia di persone giornaliermente che sarebbe determinante alla generazione di energia ed il sabato dal mercato settimanale, e che darebbe ancor maggior stimolo alla corsa mediante una necessartia campagna pubblicitaria. Quello di via delle Olimpiadi, nella area degli impianti sportivi di Eboli.
Progetto operativo Il progetto prevede l'installazione di 50 piastrelle lungo il viale delle olimpiadi, frequentato da migliaia di persone quotidianamente, in modo costante, e in ogni condizione ambientale. Si calcola che la frequenza del calpestio, per ogni mattonella, possa avere un intervallo non inferiore ai 5 minuti, avendo in questo modo la possibilitĂ di generazione per ogni device di circa 3 Watt all'ora fino ad ottenere un
totale giornaliero orientativo che da solo potrebbe dare energia alla pubblica illuminazione della intera area, e che è da immagazzinare in batterie riutilizzabile come detto in luce, od per altre esigenze cittadine (questi calcoli sono da considerarsi puramente orientativi in quanto la certezza della presenza umana in quell'area è dipendente da diversi fattori non prevedibili).
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Ogni mattonella piezoelettrica ha una sua dimensione standard (600mmx450mm), e verrà installata alternandola alla pavimentazione classica. Si provvederà inoltre a ben incastrarla al piano, attraverso una apposita sede in acciaio, e provvedendo al sottostante cablaggio elettrico, facendo convergere i cavi in opportuni armadi ove si provvederà anche a installare batterie di accumulo. Vi è inoltre la possibilità attraverso delle API proprietarie di connettere l'intero sistema al web, e di monitorare in tempo reale col sistema connesso ad un wireless che consente alle unità Pavegen di raccogliere, monitorare e comunicare dati in tempo reale. Questo può essere usato per l'analisi del calpestio (numero di pressioni giornaliero, e crezioni di statistiche), visualizzazioni di dati (energia accumulata) con la possibilità di inviarli anche ai social media, al fine di favorire l'ulteriore frequentazione della zona, aumentando il calpestio aumentando l'energia accumulata. Avere in tempo reale tutti i dati di questo prodotto, e di verticalizzarlo su siti di interesse pubblico, aiuta a sensibilizzare all'uso di questa innovazione. Questi device possono essere personalizzati, con diversi style adesivi (figure.1), che donano alla superfice del prodotto il colore od il materiale desiderato, nel pieno rispetto alle normative vigenti. Il team produttore ha sviluppato e migliorato il modo in cui l'elettricità viene usata dopo essere stato generata dalle piastrelle. In tema di Smart City l'energia prodotta permette alle piastrelle di alimentare una più ampia gamma di applicazioni attraverso la distribuzione intelligente di energia, tra rete elettrica e la rete rinnovabile.
Figure 1
mattonelle energetiche gestione e storage
backup rete
applicazioni luminose
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Il diagramma di cui sopra rappresenta il sistema elettrico che deve essere configurato. L'elettricità prodotta dalle nostre unità, è accumulata in batterie, per poi essere utilizzata per alimentare l'applicazione predefinita. L'unità di backup rete elettrica, verrà utilizzata per integrare la potenza se la batteria scende al di sotto dei 12V, condizione che potrebbe verificarsi laddove il numero di pressioni alla mattonella, per diversi motivi, dovesse ridursi. Altra considerazione da mettere in conto. Se le abitudini delle persone non cambiano facilmente, il tempo metereologico invece si. Questa tecnologia produce energia nelle nostre città anche quando altre energie rinnovabili sono in difficoltà. La tecnologia Pavegen può essere distribuita su scala mondiale all'interno delle città di tutto il mondo, proprio perchè il loro potenziale, considerando gli immobili o le strade per installare le piastrelle è infinito ed è legato alla presenza umana; mentre le alternative eolica e solare sono limitati dallo spazio, dall'ombra degli edifici, e dal continuo cambiamento meteorologico. Questa tecnologia può produrre potenza continua per tutta la giornata, a dimostrazione di quanto il camminare risulta essere la fonte energetica fondamentale al centro delle nostre città future. E fà anche bene alla salute. Finalmente anche Eboli potrà avere un innovativo elemento di decoro urbano, che potrà in modo decisivo farla annoverara, tra i comuni, che pensano al risparmio attraverso prodotti innovativi.La tecnologia è progettata per funzionare negli ambienti più estremi che l'uomo conosca. Il team dei progettisti hanno sviluppato un prodotto in grado di sopportare milioni di passi nelle città, ed operare efficacemente in un ampio spettro di condizioni atmosferiche, che è, in ultima analisi, un prodotto indistruttibile. Queste unità sono conformi CE, che è un marchio di conformità obbligatorio per tutti i prodotti commercializzati in ambito europeo. Queste mattonelle rispettano la direttiva: 2004/108 / CE che le rendono conformi ai requisiti di protezione, e della direttiva sulla compatibilità elettromagnetica, e sue specifiche note; sono inoltre certificate ISO 9001.
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