“Una delle sfide per un’elettrificazione basata su reti elettriche intelligenti e fonti rinnovabili è la realizzazione di componenti e sistemi elettronici in grado di supportare in modo efficiente trasferimenti di energia e di informazione complessi e che possano essere usati, ad esempio, sui veicoli elettrici e nelle nostre case“. Così Aldo Romani, docente del Centro di ricerca sui sistemi elettronici per l’Ingegneria dell’Informazione e delle Telecomunicazioni ‘Ercole De Castro’ dell’Università di Bologna, responsabile scientifico locale del progetto europeo ‘Progressus‘. Proprio nel laboratorio di ricerca congiunto con STMicroelectronics è nato un nuovo sensore microelettronico di corrente in grado di ottenere tempi di risposta 20 volte più rapidi rispetto ai dispositivi oggi in commercio. Un dispositivo innovativo che potrebbe trovare applicazioni nei settori delle energie rinnovabili e delle auto elettriche, favorendo una maggiore efficienza energetica, e più in generale potrebbe promuovere il monitoraggio intelligente dei consumi di energia, incentivando il risparmio energetico, con una conseguente riduzione delle emissioni di gas serra. “Per affrontare la sfida della miniaturizzazione in questi ambiti è fondamentale sviluppare componenti elettronici per il trasferimento e il monitoraggio dell’energia operanti a frequenze di commutazione sempre maggiori, quindi più velocemente: in questo modo è possibile utilizzare componenti più piccoli e leggeri“, precisa Romani.
ELETTRICITÀ E MAGNETISMO
Lo sviluppo proposto dal laboratorio di ricerca UniBo-STMicroelectronics è quello sui sensori di corrente a effetto Hall, ovvero in grado di misurare correnti elettriche sfruttandone il magnetismo. Le nuove tecnologie richiedono che i sensori di corrente lavorino sempre più velocemente ed è proprio qua che entra in gioco l’innovazione introdotta dai ricercatori emiliani. “Invece di leggere la tensione che si sviluppa ai bordi del sensore a causa dell’effetto Hall, cerchiamo di annullare quella tensione, prelevando le cariche elettriche che si accumulano nel sensore ed andando a ‘contarle’: questo permette di eliminare gli effetti che rallentano il sistema e che sono legati alla presenza di accumuli di carica elettrica“, spiega Marco Crescentini, ricercatore dell’UniBo e responsabile dello sviluppo del nuovo sensore.
LE APPLICAZIONI POSSIBILI
Il nuovo dispositivo può trovare applicazioni importanti nei settori delle energie rinnovabili e dell’automotive, per lo sviluppo di sistemi per la conversione di energia sempre più efficienti ed intelligenti. Ma non solo: può essere utilizzato anche come sistema di sicurezza, perché la sua grande velocità permette di rilevare la presenza di correnti eccessive ed evitare in modo tempestivo seri danni ai circuiti elettrici. Inoltre, combinando il sensore con tecniche di machine learning è possibile realizzare un sistema collegato ad un singolo punto di ingresso di una rete elettrica (ad esempio il quadro principale di un’abitazione) in grado di rilevare i consumi dei vari carichi elettrici e distinguerli tra loro: un modo per creare sistemi di monitoraggio energetico sempre più semplici e meno costosi.