I ricercatori dell'Università di Warwick sono stati ispirati dal movimento unico delle foglie tremolanti di pioppo tremulo, ideare un meccanismo di raccolta dell'energia che potrebbe alimentare i sensori meteorologici in ambienti ostili e potrebbe anche essere una riserva di energia che potrebbe salvare ed estendere la vita dei futuri rover su Marte.

Negli ultimi anni, agli studenti universitari del terzo anno di ingegneria dell'Università di Warwick è stato assegnato il compito di esaminare l'enigma del perché Aspen lascia tremare in presenza di una minima brezza. Sam Tucker Harvey, ricercatore di ingegneria dell'Università di Warwick, Dott. Igor A. Khovanov, e il Dr. Petr Denissenko sono stati ispirati a guardare più da vicino questo compito che annualmente avevano assegnato ai loro studenti e a portare il fenomeno un passo avanti.

Hanno deciso di indagare se i meccanismi sottostanti che producono la faretra a bassa velocità del vento nelle foglie di Aspen potrebbero generare energia elettrica in modo efficiente ed efficace, semplicemente sfruttando il movimento meccanico generato dal vento di un dispositivo modellato sull'anta. Hanno pubblicato oggi, 18 marzo 2019, la risposta a questa domanda in un documento intitolato "A Galloping Energy Harvester with Flow Attachment" in Lettere di fisica applicata e la risposta è un sonoro sì.

Ph.D. dell'Università di Warwick ricercatore di ingegneria Sam Tucker Harvey, l'autore principale dell'articolo, disse:

"La cosa più interessante di questo meccanismo è che fornisce un mezzo meccanico per generare energia senza l'uso di cuscinetti, che può smettere di funzionare in ambienti con freddo estremo, calore, polvere o sabbia. Mentre la quantità di potenza potenziale che potrebbe essere generata è piccola, sarebbe più che sufficiente per alimentare dispositivi elettrici autonomi, come quelli nelle reti di sensori wireless. Queste reti potrebbero essere utilizzate per applicazioni come la fornitura di sensori meteorologici automatizzati in ambienti remoti ed estremi".

Il Dr. Petr Denissenko ha inoltre osservato che una futura applicazione potrebbe essere come alimentazione di riserva per i futuri lander e rover su Marte.

"Le prestazioni del rover su Marte Opportunity hanno superato di gran lunga i sogni più sfrenati dei suoi progettisti, ma anche i suoi pannelli solari che lavorano duramente sono stati probabilmente superati da una tempesta di polvere su scala planetaria. Se potessimo dotare i futuri rover di un raccoglitore di energia meccanico di riserva basato su questa tecnologia , potrebbe favorire la vita della prossima generazione di rover e lander su Marte".

La chiave per il vento basso delle foglie di Aspen ma la faretra di grande ampiezza non è solo la forma della foglia, ma soprattutto si riferisce alla forma effettivamente piatta dello stelo.

I ricercatori dell'Università di Warwick hanno utilizzato modelli matematici per trovare un equivalente meccanico della foglia. Hanno quindi utilizzato una galleria del vento a bassa velocità per testare un dispositivo con una trave a sbalzo come lo stelo piatto della foglia di Aspen, e una punta della lama curva con una sezione trasversale ad arco circolare che agisce come l'anta principale.

La pala è stata quindi orientata perpendicolarmente alla direzione del flusso, che consente alla mietitrice di produrre oscillazioni autosufficienti a velocità del vento insolitamente basse come la foglia di pioppo tremulo. I test hanno mostrato che il flusso d'aria si attacca alla faccia posteriore della pala quando la velocità della pala diventa sufficientemente alta, agendo quindi in modo più simile a un profilo alare piuttosto che ai corpi tozzi che sono stati tipicamente studiati nel contesto della raccolta di energia eolica.

In natura, la propensione di una foglia a fremere è inoltre esaltata dalla tendenza del sottile stelo a torcersi al vento in due diverse direzioni. Però, i ricercatori che modellano e testano hanno scoperto che non avevano bisogno di replicare la complessità aggiuntiva di un ulteriore grado di movimento nel loro modello meccanico. La semplice replica delle proprietà di base dello stelo piatto come trave a sbalzo e punta della lama curva con una sezione trasversale ad arco circolare che agisce come la foglia principale è stata sufficiente per creare un movimento meccanico sufficiente per raccogliere potenza.

I ricercatori esamineranno successivamente quali tecnologie di generazione di energia basate sul movimento meccanico sarebbero in grado di sfruttare al meglio questo dispositivo e come il dispositivo potrebbe essere distribuito al meglio in array.