BUILDINGSUBSYSTEMS

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WIND ENERGY HARVESTING FACADE

VENTO

INTEGRABILE

ENERGIA TECNOLOGICAMENTEAVANZATO

INVOLUCRO

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TECHNOLOGY SOLUTION

EFFETTO PIEZOELETTRICO

DIRETTO

Deformazione meccanica

Differenza di potenziale

Condensatore collegato a una rete esterna

Produzione energia elettrica

FUNZIONAMENTO A COMPRESSIONE

FUNZIONAMENTO A FLESSIONE

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PIEZOFLAG

- Mensola piezoelettrica

- Involucro in fibra di vetro

- Flag per incrementare le oscillazioni

- Spessori ridotti: corpo snello

- Struttura sandwich

- Cerniera cilindrica con fine corsa

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HOW WIND WORKS ON THE LEAVES

Formula di Strouhal:

𝒇𝒔 =𝑺𝒕 ∗ 𝒗

𝒃

dove:

• b = dimensione della sezione trasversale perpendicolare

alla direzione del vento;

• v = velocità media del vento;

• Stv = numero di Strouhal, funzione della forma della sezione e del suo orientamento rispetto alla direzione del vento.

Bluff Body

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FRAME FACADE

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FRAME FACADE

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FLAG FIXING

Sviluppo del traverso con aggancio piezoflag integrato nel profilo: asole per fissagi con passo 15 cm per garantire flessibilità nella disposizione.

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ELETRICAL CABLES

Asolatura orizzontale deltraverso per consentirel’innesto di piezoflag; ilcablaggio corre lungo itravrsi (4 fili per ognielemento captante).

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ENERGY USE: LIGHTING FACADE

- Impiego dell’energia eolica perl’alimentazione di un sistema accessorio

- Illuminazione di facciata attraverso led

- Diffusione della luce prodotta attraversoprofili in PMMA

- Totale libertà compositiva del disegno difacciata definito dall’accoppiamentoprofilo PMMA - led

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PIEZOELECTRIC CONNECTION TYPES

comparato rispetto ai i valori di un singolo elemento

COLLEGAMENTO IN PARALLELO:

• Stesso voltaggio• Corrente raddoppiata• Capacità raddoppiata

COLLEGAMENTO SERIE:

• Voltaggio raddoppiato

• Stessa corrente• Capacità dimezzata

I [μA] V [V]

ELEMENTO SINGOLO

I [μA] V [V] I [μA] V [V]

COLLEGAMENTO IN SERIE COLLEGAMENTO IN PARALLELO

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CONVERSIONE AC DC

Vin

Vo

ut

RD3

D2

D4

D1

Vin

Vo

ut

RD3

D2

D4

D1

Durante la semionda positiva di Vin, conducono (sono polarizzati direttamente) i diodi D2 e D4, mentre i diodi D1 e D3 (in grigio) sono polarizzati inversamente.

Durante la semionda negativa di Vin invece, i diodi D1 e D3 sono polarizzati direttamente, mentre i diodi D2 e D4 (in grigio) sono polarizzati inversamente.

La corrente che attraversa il carico (la resistenza che rappresenta il circuito) è sempre nello stesso verso, anche durante la semionda negativa di Vin. Quindi anche quando Vin cambia di segno, a causa del comportamento dei diodi, la tensione mantiene lo stesso segno.

La corrente alternata non può essere utilizzata direttamente per alimentare circuiti e componenti elettrici, essa deve subire un processo in grado di modificare l'onda sinusoidale, con l'obiettivo di renderla il più possibile continua.Questo compito viene affidato al ponte raddrizzatore, un componente elettronico formato da quattro diodi in grado di far passare le semionde positive e raddrizzare le semionde negative.

tra una semionda e l'altra si troverà sempre un piccolo spazio di tempo in cui il livello dell'onda non sarà presente. Questo fattore negativo può essere risolto con un condensatore elettrolitico di livellamento, posto in parallelo, che ha il compito di eliminare le pulsazione della corrente alternata.

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SCELTA DEL LED

CARATTERISTICHE ELETTRICHE E OTTICHE

IPOTESI:• 1 LED ogni 15/20 cm 80/100 LED per ogni pannello di dimensioni 1,5 m x 1,5 m• Accensione prolungata dei led pari a 2 ore al giorno

POSSIBILI SOLUZIONI:• Collegare in parallelo 40 file di LED in serie, due LED in serie per ogni fila

I = 40 * 1mA = 40 mAV = 2 * 2,6V = 5,2VNecessaria una batteria ≥ 5,2 V da almeno 80mAh (40mA * 2 = 80mAh)

• Collegare in parallelo 20 file di LED in serie, 4 LED in serie per ogni filaI = 20 * 1mA = 20 mAV = 4 * 2,6V = 10,4VNecessaria una batteria ≥ 10,4 V da almeno 80mAh (20mA * 2 = 40mAh)

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ENERGY HARVESTING MODULE

PZ1

PZ2

ENERGY HARVESTING MODULE

VCC

GND

V+

GND

BATTERY

Questo modulo può ricevere energia da svariati tipi di sorgenti elettriche e stoccarla a voltaggi più

convenzionali come 3.3 V o 5.0 V

Connettendo questo modulo a comuni batterie al litio, si può immagazzinare l’energia proveniente dal

movimento dei piezo-harvesters

PIEZO-HARVESTERS

PONTE A 4 DIODI

Le travi piezoelettriche si movimentano sotto l’azione del

vento, ma generano un voltaggio non continuo

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WIND DATA

Media oraria mensile

Frequenza giornaliera media mensile

VELOCITA’ DEL VENTO [m/s]

DIREZIONE DEL VENTOMedia oraria mensile

Frequenza giornaliera media mensile

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WIND DATA COMPARISON

CAGLIARI TRIESTE

ROMA LECCE

Vento utile: 95,5% Vento utile: 70,5%

Vento utile: 89,2% Vento utile: 81,3%

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STUDY ORIENTATION

Relazione PRODUTTIVITA’-DIREZIONE DEL VENTO

in funzione dell’orientamento della

facciata

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STUDY ORIENTATION COMPARISON

CAGLIARI TRIESTE

ROMA LECCE

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SHAPE TEST

B1.1 f = 7,4 Hz B2.1 f = 7,0 Hz A2.1 f = 6,2 Hz

A1.1 f = 5,4 Hz B1.2 f = 5,4 Hz B2.2 f = 6,6 Hz

A2.2 f = 5,6 Hz A1.2 f = 4,8 Hz

TEST AERODINAMICI SULLA FORMA:

- Della mensola piezoelettrica

- Del flag

A2 – B2: Trapezio diritto

A1 – B1: Trapezio rovescio

1: Trapezio rettangolo

2: Trapezio isoscele

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WHAT WE AIM TO DO

INTERAZIONE VENTO-STRUTTURA

VERIFICHE STRUTTURALI

STIMA PRODUTTIVITA’ DEL SISTEMA

INSERITO IN UNO SCENARIO REALE

CONFRONTO

DATI CALCOLATI/

DATI SPERIMENTALI

VERIFICA

AGGANCIO PALETTA

VERIFICA

AGGANCI PANNELLO

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WORK IN PROGRESS…

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