L’ENERGIA QUE GENEREM ELS HUMANS PER MOURE’NS ÉS POCA. Però si es trobés la manera d’emmagatzemar-la o de reaprofitar l’energia residual que generem en altres processos ens trobaríem davant una opció més sucosa. El projecte europeu Sinergy persegueix precisament desenvolupar dispositius capaços de generar o recollir energia de l’ambient, i emmagatzemar-la. La calor, el balanceig i les vibracions que es produeixen, per exemple quan es condueix, són una font d’energia que pot recarregar els sensors intel·ligents del futur. En aquest projecte hi treballen investigadors de l’Institut de Microelectrònica de Barcelona del Centre Superior d’Investigacions Científiques.

UNA FONT PER A PETITS SENSORS

Actualment, nombroses aplicacions de captura de dades incorporen sensors, amb la seva pròpia font d’energia. La llista és llarga: els sensors de pressió en els polsímetres que porten els corredors, els sensors d’acceleració dels telèfons mòbils, els sensors de dispositius mèdics miniaturitzats, els sensors per detectar xarxes wifi o sensors de temperatura en cuines intel·ligents. En qualsevol llar o lloc de treball és fàcil que hi hagi diversos d’aquests sensors. Moltes d’aquestes aplicacions poden estar connectades a una xarxa sense fils. Segons estimacions que ha donat a conèixer el CSIC, el 2007 hi havia al món 10 milions de sensors. L’any 2013 la xifra s’havia multiplicat per mil, fins a assolir els 10.000 milions de sensors. Es creu que en la pròxima dècada hi haurà a la xarxa global bilions de sensors. “¿Com es pot proveir de bateries tants sensors?”, assenyala Luis Fonseca, investigador de l’Institut de Microelectrònica de Barcelona del CSIC. Connectar-los a la xarxa elèctrica permanentment no és una solució. “L’autonomia energètica és una de les funcionalitats més interessants en el context d’aplicacions sense fils. A més, reemplaçar bateries acabarà sent impracticable des d’un punt de vista econòmic, logístic i ambiental“.

Luis Fonseca és coordinador del projecte europeu Sinergy. L’objectiu del projecte, apunta Fonseca, és desenvolupar microgeneradors d’energia, petits dispositius capaços de generar energia en poca quantitat però suficient per recarregar la bateria d’un petit sensor. Per aconseguir-ho, treballaran amb materials compatibles amb la tecnologia del silici, que té una alta densitat d’integració i permet fabricar dispositius miniaturitzats, en grans quantitats i a un baix cost.

Es pot captar energia de les vibracions, de la diferència de temperatura o de les ones electromagnètiques. En el projecte, s’està treballant per aconseguir que s’acoblin els microgeneradors amb microbateries secundàries que emmagatzemin l’energia, de manera que els dispositius podran funcionar fins i tot quan hi hagi pics de demanda per part dels sensors. També es modificarà el disseny dels dispositius perquè el seu consum energètic sigui el mínim possible.

Al projecte Sinergy ja estan treballant per desenvolupar un microgenerador termoelèctric, que converteixi fluxos de calor en petites quantitats d’energia elèctrica, així com un dispositiu electrostàtic i un altre piezoelèctric, que transformi petites vibracions en energia elèctrica. En molts d’aquests casos és necessari recórrer a la integració de materials nanoestructurats per augmentar la potència elèctrica de dispositius amb una mida tan petita.

Un altre repte és aconseguir que les bateries recarregables que emmagatzemen aquesta microenergia tinguin una llarga durada i que els seus materials i procés siguin compatibles amb el silici i la seva tecnologia. S’estan desenvolupant microbateries usant capes fines per disminuir la seva resistència elèctrica i amb una superfície efectiva molt alta per no minvar-ne la capacitat de subministrar càrrega. El projecte s’emmarca en el VII Programa Marc de la UE i té un pressupost de gairebé 4,8 milions d’euros. Compta amb 9 socis: l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC, com a coordinador; l’Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC); el centre de nanotecnologia IMEC (Bèlgica); el centre Stichting IMEC Nederland (Països Baixos); la Università degli Studi di Milano (Itàlia); l’Istituto per la Microelettronica e Microsistemi del CNR (Itàlia), i les empreses Electrolux, STE Engineering i Confindustria Emilia-Romagna, totes tres d’Itàlia.