Modellazione Analitica di un Sistema Adattivo per Energy Harvesting Vibrazionale = Analytical Modeling of an Adaptive System for Vibrational Energy Harvesting

In un’ottica di riduzione delle emissioni globali e di ricerca di fonti alternative per la generazione di energia elettrica, l'energy harvesting sta assumendo un ruolo sempre più rilevante, prospettandosi come un metodo pulito e privo di controindicazioni ambientali. L'obiettivo è progettare, testare e analizzare sistemi meccanici orientati alla massimizzazione della produzione energetica rispetto alla sorgente di eccitazione. L'analisi della dinamica di tali sistemi rappresenta quindi un aspetto cruciale per la progettazione, la sperimentazione e l’ottimizzazione degli stessi. In tal senso, lo sviluppo di sistemi meccanici non lineari, rispetto ai tradizionali sistemi lineari a un grado di libertà, offre un'interessante opportunità per ampliare il range di frequenze utili alla generazione di energia. Lo studio riguarda un sistema meccanico costituito da una trave incastrata su un lato, su cui è libero di traslare longitudinalmente uno slider, e dalla presenza di un cristallo piezoelettrico fissato vicino alla base. L’obiettivo è generare energia elettrica mediante la deformazione del piezoelettrico, solidale alla trave, indotta da una generica sorgente vibrazionale. La trattazione ha incluso la modellazione analitica tramite il principio di Hamilton, la risoluzione numerica delle equazioni del moto e una campagna sperimentale di validazione. Il modello, opportunamente validato, ha mostrato una buona aderenza ai dati sperimentali, evidenziando una capacità di generazione energetica superiore rispetto a sistemi lineari. Lo slider si è dimostrato in grado di adattare passivamente e dinamicamente le proprietà del sistema, migliorandone il comportamento in frequenza. Il modello proposto rappresenta quindi uno strumento efficace e a basso costo per la progettazione preliminare degli energy harvesters non lineari in questione, offrendo la possibilità di calibrazione rapida senza necessità di prototipi iniziali. Lo studio costituisce quindi un punto di partenza significativo per la realizzazione di sistemi compatti, efficienti e sostenibili per la generazione di energia elettrica.