Quali Dispositivi Forniscono Energia a un Circuito Elettrico?
Il dispositivo che fornisce energia a un circuito elettrico è chiamato Power Source (o Fonte di Energia). Stabilisce la Forza Elettromotrice (EMF) che guida il flusso di carica (corrente).
Categorie Primarie
1. Elettrochimiche (Batterie) — Portatile / Energia Immagazzinata
- Primarie (Non ricaricabili): Alcaline (AA/AAA), Litio Moneta (CR2032), Litio Cloruro di Tionile (Li-SOCl₂ — vita 20 anni, IoT).
- Secondarie (Ricaricabili): Li-ion (18650, Prismatica, Pouch), LiFePO₄ (LFP — Sicurezza/Ciclo di Vita), NiMH, Piombo-Acido (SLAGM, Allagato).
- Celle a Combustibile: PEM (H₂ → Elettricità), SOFC (Alta Temperatura, NG/Propano). Fornitura continua di carburante ≠ Batteria.
2. Elettromagnetiche (Generatori / Alternatori) — Meccanico → Elettrico
- Generatori Sincroni: Scala Rete (Turbina a Vapore: Carbone, Nucleare, Gas, Solare Termico; Idroelettrico; Eolico (DFIG/PMSG)).
- Generatori a Induzione: Eolico (legacy), Micro-idroelettrico.
- Generatori Portatili: Benzina/Diesel/Propano → Alternatore (120/240V).
- Alternatori di Veicolo: Motore → 12V/48V CC (tramite Rettificatore). Regolato ~14.4V.
3. Fotovoltaico (Solare) — Luce → Elettrico
- Silicio (Mono/Poli), Film Sottile (CdTe, CIGS), Perovskite (Emergente).
- Output: Corrente CC (I ∝ Irradianza). Richiede MPPT (Max Power Point Tracking) + Inverter per CA.
4. Connessione Rete / Utility — La Fonte Definitiva
- Presa a Muro → Quadro di Servizio → Trasmissione → Mix di Generazione.
- Rete CA: 120/240V Split Phase (NA), 230V (UE), 100V (JP), 3-Fasi 208/480/600V (Industriale).
- UPS (Uninterruptible Power Supply): Batteria + Inverter + Caricatore → Backup senza interruzioni.
5. Raccolta di Energia (Micro-Potenza)
- Termoelettrico (TEG — ΔT), Piezoelettrico (Vibrazione), Rectenna RF (RF Ambientale), Micro-PV.
- Intervallo µW a mW. Sensori IoT, Wearable.
6. Stoccaggio Capacitivo / Induttivo (Breve Termine)
- Supercondensatori (EDLC), Volani — Colmano lacune di potenza, non fonte primaria.
Riassunto delle Caratteristiche della Fonte
| Fonte | Output | Densità di Energia | Densità di Potenza | Rifornimento/Ricarica |
|---|---|---|---|---|
| Batteria Li-ion | CC (3.7V) | Alta (250 Wh/kg) | Media | Ore (Elettrica) |
| Piombo-Acido | CC (12V) | Bassa (40 Wh/kg) | Alta (Sovraccarico) | Ore |
| H₂ + PEMFC | CC | Molto Alta (Sistema ~500 Wh/kg) | Media | Minuti (Rifornimento H₂) |
| Generatore a Benzina | CA | Molto Alta (Carburante ~12 kWh/kg) | Alta | Minuti (Liquido) |
| Pannello Solare | CC | N/A (Flusso) | Bassa (150 W/m²) | Continua (Sole) |
| Presa di Rete | CA | Infinita (Cavo) | Alta (Limite di Circuito) | Continua |
Criteri di Selezione
Abbina Tensione, Corrente/Potenza, Capacità Energetica (Durata), Fattore di Forma, Ambiente, Costo, Manutenzione, Sicurezza, Normativa al profilo di carico.