{"id":23293,"date":"2024-06-20T03:20:18","date_gmt":"2024-06-20T01:20:18","guid":{"rendered":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2024\/06\/20\/lenergia-del-futuro-e-wireless\/"},"modified":"2024-06-20T03:20:18","modified_gmt":"2024-06-20T01:20:18","slug":"lenergia-del-futuro-e-wireless","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2024\/06\/20\/lenergia-del-futuro-e-wireless\/","title":{"rendered":"L\u2019energia del futuro \u00e8 wireless"},"content":{"rendered":"
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Approfondimento sulla tecnologia Worldwide Energy Matrix (WEM) progettata da Emrod, per trasformare il settore delle energie rinnovabili, ottimizzando la produzione e il consumo di energia, verso un futuro a zero emissioni di carbonio.<\/strong><\/p>\n

di Lisa Borreani<\/em><\/p>\n

Nel corso degli anni, le linee elettriche sono state il fulcro del settore energetico, trasportando grandi quantit\u00e0 di energia dai punti di generazione ai punti finali dei consumatori. La rete elettrica statunitense ne \u00e8 una colossale testimonianza, rappresentando la pi\u00f9 grande macchina interconnessa sulla Terra. Si estende su oltre 200.000 miglia di linee di trasmissione ad alta tensione e 5,5 milioni di miglia di linee di distribuzione locale, collegando migliaia di centrali elettriche alle unit\u00e0 domestiche e commerciali che alimentano.<\/p>\n

Tuttavia, il panorama della distribuzione energetica sta cambiando radicalmente.<\/p>\n

Il modello tradizionale di produzione energetica, che privilegiava fonti centralizzate e facilmente regolamentabili, principalmente petrolio e gas, sta lasciando il posto a un\u2019economia pi\u00f9 pulita, pi\u00f9 sostenibile e basata sulle energie rinnovabili. Questo nuovo paradigma ruota attorno a fonti energetiche variabili e variamente distribuite, principalmente l\u2019energia solare ed eolica. \u00c8 importante sottolineare che la distribuzione efficace di questa energia rinnovabile dove \u00e8 maggiormente necessaria richiede la creazione di collegamenti costanti dai siti di produzione di energia ai punti di consumo.<\/p>\n

Adattarsi a questo cambiamento con la consolidata tecnologia powerline \u00e8 un compito arduo. I paesi avrebbero il compito di costruire migliaia di nuove linee di trasmissione, il tutto creando una rete sostenibile di siti di energia rinnovabile.<\/p>\n

Un nuovo paradigma di energia<\/h2>\n

Immagina una rete energetica che emuli le reti di comunicazione wireless, trasmettendo energia in modalit\u00e0 wireless dal punto di generazione al punto di consumo. Questo concetto non \u00e8 pi\u00f9 un sogno lontano, ma una realt\u00e0 imminente con l\u2019innovativo sistema di trasmissione di energia wireless spaziale di Emrod<\/a>, la Worldwide Energy Matrix<\/strong> (WEM).<\/p>\n

Emrod \u00e8 un\u2019azienda con sede ad Auckland <\/strong>(citt\u00e0 nell\u2019Isola del Nord della Nuova Zelanda) che reinventa il movimento dell\u2019energia e supera i limiti delle infrastrutture delle linee elettriche con la sua soluzione di trasmissione di energia wireless a lunga distanza.<\/p>\n

Emrod ha sviluppato una tecnologia per sbloccare l\u2019utilit\u00e0 del trasferimento di energia wireless a lungo raggio per scopi commerciali. Il loro sistema \u00e8 progettato per inviare in sicurezza grandi quantit\u00e0 di energia su lunghe distanze. Dopo aver fornito con successo un sistema di prova, ha sviluppato un sistema dimostrativo pi\u00f9 ampio che ha testato in un ambiente interno. Ora sono pronti a dimostrarlo in un ambiente all\u2019aperto e nel \u201cmondo reale\u201d.<\/p>\n

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Greg Kushnir, fondatore e CEO di Emrod, e Ray Simpkin, Chief Science Officer, presso la struttura di test indoor di Emrod dove \u00e8 in funzione il sistema prototipo indoor.
\nEmrod ha implementato per la prima volta sul campo il suo prototipo di sistema di teletrasporto. Il test sul campo \u00e8 stato completato a Taranaki, in Nuova Zelanda, e reso possibile dai partner Ara Ake , il centro nazionale per lo sviluppo di nuove energie della Nuova Zelanda, e Powerco , il secondo distributore di energia della Nuova Zelanda.<\/figcaption><\/figure>\n

La Worldwide Energy Matrix: WEM<\/h3>\n

Il concetto WEM pu\u00f2 essere paragonato a quello attualmente utilizzato per scopi di comunicazione; una costellazione di satelliti in orbita che trasferiscono informazioni da un luogo sulla Terra a un altro, tranne che con WEM, l\u2019energia viene trasferita invece delle informazioni sotto forma di un raggio elettromagnetico.<\/p>\n

Il sistema di raggi di potenza di EMROD sblocca la capacit\u00e0 di dispiegare l\u2019infrastruttura energetica nello spazio, spostando in orbita la distribuzione energetica a livello mondiale.<\/p>\n

Questo sistema avr\u00e0 un impatto trasformativo sul settore energetico, sostenendo lo sviluppo di una rete pi\u00f9 flessibile e resiliente ed \u00e8 la chiave per risolvere molte delle sfide attualmente affrontate dalla transizione energetica sostenibile.<\/p>\n

WEM fornisce un mezzo efficiente per trasportare l\u2019elettricit\u00e0 in localit\u00e0 remote in tutto il mondo. Ci\u00f2, a sua volta, rende l\u2019elettrificazione pi\u00f9 giustificabile in quanto consente la sostituzione delle tecnologie basate sui combustibili fossili con alternative pi\u00f9 pulite basate sull\u2019elettricit\u00e0.<\/p>\n

Una delle maggiori difficolt\u00e0 con la trasmissione di energia \u00e8 che le infrastrutture terrestri devono navigare in varie zone problematiche dove c\u2019\u00e8 conflitto o dove ci sono altri problemi di sicurezza. Ci\u00f2 aumenta i costi, sia per proteggere che per riparare l\u2019infrastruttura. Inoltre, ci\u00f2 crea spesso dipendenza da vari soggetti interessati (ad esempio, le forze di sicurezza locali) che garantiscono la sicurezza dell\u2019infrastruttura di trasmissione.<\/p>\n

Il collegamento di pi\u00f9 reti in tutto il mondo crea in definitiva una rete globale<\/strong>, che consentirebbe di collocare i generatori di energia rinnovabile nelle loro posizioni ottimali.<\/p>\n

La variabilit\u00e0 delle fonti energetiche rinnovabili su vari scale temporali fa s\u00ec che le reti non possano dipendere completamente da esse. Ci\u00f2 significa che sono necessarie infrastrutture di generazione significativamente pi\u00f9 numerose del necessario o, pi\u00f9 realisticamente, che le fonti energetiche non rinnovabili manterranno un ruolo importante nella generazione di energia per colmare il vuoto quando le energie rinnovabili non sono a piena capacit\u00e0.<\/p>\n

Fornisce un modo per i siti off-grid di connettersi alle reti, sostituendo i generatori diesel e le batterie di grandi dimensioni. Il WEM \u00e8 rilevante anche in situazioni in cui i disastri naturali hanno distrutto le infrastrutture, causando l\u2019interruzione del funzionamento delle reti e lasciando le aree colpite essenzialmente \u201coff-grid\u201d. In questi scenari, il WEM pu\u00f2 fornire una fonte di energia affidabile e sostenibile per supportare gli sforzi di recupero.<\/p>\n

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Si prevede che l\u2019energia proveniente dall\u2019eolico e dal solare triplicher\u00e0 per raggiungere gli obiettivi globali di Net Zero. I progetti eolici e solari sono solitamente meglio posizionati in localit\u00e0 remote, dove la connessione alla rete \u00e8 pi\u00f9 impegnativa e costosa.
\nIl sistema di trasmissione di potenza di EMROD fornisce una soluzione per inviare energia su terreni difficili senza dover posare e mantenere linee elettriche o cavi sottomarini.<\/figcaption><\/figure>\n

Come funziona il WEM<\/h3>\n
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  1. Utilizzando le antenne terrestri di EMROD, l\u2019elettricit\u00e0 generata da una fonte sulla terra, ad esempio solare, eolica o delle onde, viene convertita in energia elettromagnetica e trasmessa con un raggio collimato a un\u2019antenna satellitare rel\u00e8.<\/li>\n
  2. Nello spazio, i satelliti in orbita formano una matrice di nodi rel\u00e8. Il raggio viene orientato elettronicamente per inviare energia da un\u2019antenna satellitare a un\u2019altra.<\/li>\n
  3. I satelliti sono dotati di una serie di elementi che reindirizzano e\/o rifocalizzano il raggio in arrivo. Dopo aver ricevuto il raggio di potenza, il satellite reindirizza il raggio di potenza verso le posizioni indicate, come uno o pi\u00f9 satelliti nella costellazione, una o pi\u00f9 posizioni sulla terra o una combinazione di questi utilizzando la suddivisione del raggio di potenza.<\/li>\n
  4. Sulla terra, il raggio elettromagnetico in arrivo viene derivato verso circuiti raddrizzatori che riconvertono il segnale elettromagnetico in elettricit\u00e0 per l\u2019uso. Un segnale di comunicazione pu\u00f2 anche essere codificato sul raggio di energia, consentendo di assegnare informazioni al raggio stesso.<\/li>\n<\/ol>\n
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    Le torri cellulari richiedono energia, che normalmente proviene dalle forniture dei servizi pubblici o da generatori che richiedono una regolare sostituzione del carburante. Effettuare la connessione dal punto di fornitura alla stazione base cellulare pu\u00f2 essere costoso e in alcuni casi impossibile. Sostituire regolarmente il carburante del generatore \u00e8 un esercizio costoso e dispendioso in termini di tempo.
    \nIl sistema EMROD fornisce una connessione wireless punto a punto tra il punto di fornitura dell\u2019utilit\u00e0 e la stazione base.<\/figcaption><\/figure>\n
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    La tecnologia Emrod<\/h3>\n
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    La tecnologia EMROD ha tre elementi chiave: un\u2019antenna trasmittente, un\u2019antenna rettificatrice (ricevente) e il fascio di energia elettromagnetica che esiste tra le due antenne. Sul lato trasmittente l\u2019elettricit\u00e0 viene convertita in energia elettromagnetica.
    L\u2019efficienza di raccolta del raggio della tecnologia EMROD \u00e8 superiore al 97%.<\/p>\n

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    Gli attuali sforzi di ricerca e sviluppo sono concentrati sul miglioramento dell\u2019efficienza dell\u2019antenna trasmittente e dell\u2019antenna rettificatrice.
    La tecnologia \u00e8 scalabile sia in termini di distanza che di livelli di potenza.
    La portata su cui pu\u00f2 essere mantenuto un fascio collimato di questo tipo \u00e8 governata dalla fisica della diffrazione, che mette in relazione la portata, il diametro dell\u2019antenna e la lunghezza d\u2019onda con l\u2019efficienza ottimale di raccolta del fascio.<\/p>\n

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    \u00c8 possibile posizionare rel\u00e8 altamente efficienti tra le antenne trasmittenti e riceventi per reindirizzare il raggio e aumentare la distanza di trasmissione. Una formazione collimata consente al raggio di essere controllato elettronicamente con precisione. Le antenne sono posizionate in modo da evitare che qualsiasi cosa a terra passi attraverso il raggio.
    Il sistema di sicurezza integrato spegne o spegne temporaneamente il raggio se un oggetto sta per attraversarlo. La trasmissione punto-punto collimata e strettamente controllata implica una radiazione minima attorno al raggio, inferiore a quella della trasmissione via cavo ad alta tensione.
    L\u2019architettura modulare semplifica la     manutenzione <\/a>e riduce i potenziali tempi di inattivit\u00e0.
    Meno punti di guasto; l\u2019assenza di linee riduce le interruzioni dovute alle condizioni meteorologiche e ad altre interferenze fisiche. Le condizioni meteorologiche o atmosferiche come pioggia, nebbia o polvere hanno un impatto trascurabile sull\u2019efficienza del raggio.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

    La sicurezza<\/h3>\n

    Il sistema EMROD ha una serie di caratteristiche che garantiscono che nessun essere umano o animale possa venire esposto al raggio di energia. Innanzitutto, le antenne di trasmissione e ricezione sono elevate rispetto al suolo (proprio come lo sono i cavi ad alta tensione) per eliminare l\u2019intervento umano nel raggio di potenza. Il raggio stesso \u00e8 altamente direzionale e collimato poich\u00e9 si forma nella regione del campo vicino o di Fresnel. La distribuzione della potenza sia lungo l\u2019asse del fascio che attraverso di esso non \u00e8 governata dalla pi\u00f9 familiare regione di Fraunhofer di un\u2019antenna. Pertanto, l\u2019antenna ricevente raccoglie >97% della potenza emessa dal trasmettitore con un beamforming attentamente progettato. <\/p>\n

    Non ci sono problemi con le zone laterali con un raggio di questa natura poich\u00e9 la potenza \u00e8 confinata in un \u201ctubo\u201d cilindrico tra trasmettitore e ricevitore. Inoltre, la cortina di sicurezza laser attorno alla periferia delle antenne copre l\u2019intero raggio ed \u00e8 in grado di rilevare eventuali incursioni da parte di uccelli prima che questi entrino nel raggio. Viene immediatamente attivata un\u2019interruzione temporanea dell\u2019alimentazione evitando cos\u00ec l\u2019esposizione alla potenza del raggio elettromagnetico. La densit\u00e0 del raggio di potenza e la frequenza utilizzata sono tali che un oggetto dovrebbe rimanere nel raggio per pi\u00f9 di qualche minuto per subire un effetto termico significativo e quindi dannoso. Tuttavia, il sistema di spegnimento di sicurezza impedisce a qualsiasi oggetto di interagire con il raggio.<\/p>\n

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    Assistenza umanitaria e soccorso in caso di calamit\u00e0
    \nIl sistema di trasmissione di energia di EMROD pu\u00f2 essere rapidamente implementato per fornire energia alle aree colpite da una calamit\u00e0, riportandole online pi\u00f9 velocemente e senza richiedere generatori diesel.<\/figcaption><\/figure>\n

    Come si interfaccia il sistema EMROD con i sistemi di rete energetica esistenti?<\/h3>\n

    Il sistema EMROD attualmente utilizza un sistema CC a bassa tensione all\u2019interno dei sistemi di antenna. Questi sistemi a bassa tensione sono interfacciati ai sistemi di consumo o di distribuzione utilizzando apparecchiature di conversione di potenza standard. Ad esempio, se ci collegassimo a un sistema trifase da 11 kV, utilizzeremmo un trasformatore stella-stella da 11 kV\/400 V, 3 fasi e quindi un banco di alimentatori a bassa tensione da 400 V 3 fasi a CC per pilotare l\u2019antenna trasmittente. L\u2019antenna ricevente rigenera quindi la bassa tensione CC che pu\u00f2 essere convertita in 400 V CA 3 fasi attraverso un inverter 3 fasi e quindi un trasformatore di potenza step-up alla tensione richiesta. La rotazione di fase pu\u00f2 essere controllata sincronizzando l\u2019inverter con la fasatura dell\u2019alimentazione e quindi lo sfasamento richiesto fornito tramite la selezione di un trasformatore appropriato (ad esempio uno sfasamento di 30 gradi o simile).<\/p>\n

    Emrod ed Airbus<\/h2>\n

    L\u2019ESA<\/a> e Airbus <\/a>ritengono che l\u2019energia solare commerciale basata sullo spazio, utilizzando i satelliti per catturare l\u2019energia solare nello spazio dove \u00e8 abbondante 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e trasmettendola in modalit\u00e0 wireless a terra, potrebbe sostenere la transizione verso l\u2019energia sostenibile e raggiungere gli obiettivi europei di emissioni nette di carbonio zero emissioni entro il 2050.<\/p>\n

    Tenutosi presso il sito Airbus di Monaco, il sistema dimostrativo indoor di Emrod ha trasmesso potenza in modalit\u00e0 wireless oltre 36 metri a una frequenza di 5,8 GHz, utilizzando un\u2019antenna trasmittente \u201csquare phased-array\u201d di 1,92 metri di diametro e un\u2019antenna ricevente di dimensioni simili.<\/p>\n

    Sebbene il concetto di energia solare spaziale si basi su principi tecnologici esistenti, una delle sfide fino ad oggi \u00e8 stata come fornire in modo economicamente vantaggioso l\u2019energia generata nello spazio alla terra per l\u2019uso. La soluzione di Emrod potrebbe superare questa sfida, aiutando l\u2019ESA a raggiungere il livello necessario di efficienza di conversione della trasmissione di potenza wireless (WPT).<\/p>\n

    \u201cL\u2019energia solare proveniente dallo spazio ha il potenziale per contribuire in modo significativo al portafoglio equilibrato di soluzioni di energia pulita che saranno necessarie per raggiungere gli obiettivi Net Zero 2050 dell\u2019UE e degli Stati membri dell\u2019ESA. L\u2019ESA \u00e8 lieta di collaborare con Emrod per presentare la trasmissione di energia wireless come una tecnologia emergente con il potenziale per risolvere le sfide della sostenibilit\u00e0 nel settore energetico e spaziale\u201d<\/em>, afferma Torben Henriksen, direttore ad interim di Tecnologia, Ingegneria e Qualit\u00e0 dell\u2019ESA.<\/p>\n

    \u201cIl mondo si \u00e8 posto l\u2019ambizione di raggiungere le emissioni nette pari a zero entro il 2050, un obiettivo difficile considerando le prestazioni delle tecnologie energetiche attuali e a breve termine. Siamo entusiasti di contribuire alla commercializzazione della tecnologia power beaming per le infrastrutture energetiche spaziali in collaborazione con ESA e Airbus\u201d<\/em>, afferma Greg Kushnir, fondatore e CEO di Emrod.<\/p>\n

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    Evento dimostrativo power beaming, Airbus Innovation Facilities, Monaco di Baviera, Germania.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

    L’articolo L\u2019energia del futuro \u00e8 wireless<\/a> sembra essere il primo su Il Progettista Industriale<\/a>.<\/p>\n<\/div>\n

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    Autore: Roberta Falco<\/p>\n

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