Tag RFID fotovoltaici: grazie al MIT l’IoT è ancora più smart

La tecnologia RFID (Radio-Frequency Identification) ricopre un ruolo fondamentale negli ambiti più disparati, ponendosi come fruttuosa alternativa a codici a barre e carte a banda magnetica. I vantaggi d’utilizzo sono molti, tra cui figurano la capacità di lettura – multipla e contemporanea – dei tag senza bersaglio, l’aggiornamento costante dei dati rintracciati dal sistema di gestione e l’ottimo grado di flessibilità dei dispositivi che sono altamente personalizzabili, oltre che non-duplicabili.

Tra i tanti aspetti meritevoli che connotano questa tecnologia, la necessità di alimentazione elettrica può configurarsi come un limite. E’ proprio per valicare questo limite che i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno progettato una tipologia di tag RFID alimentati dalla luce, grazie all’utilizzo di celle fotovoltaiche a perovskite.

LA SOLUZIONE DEL MIT

Allo stato attuale i sensori IoT – e dunque i tag RFID – necessitano di batterie che devono essere sostituite o ricaricate periodicamente, fattore che può essere problematico per il monitoraggio a lungo termine. I tag RFID con sistema fotovoltaico, invece, potrebbero trasmettere dati per anni prima di dover essere manutenuti o sostituiti.

Il progetto prevede delle celle fotovoltaiche a film sottile realizzate in perovskite – innestate sui tag di identificazione a radiofrequenza attivi – che sono estremamente flessibili, trasparenti, facili da fabbricare ed efficienti in quanto ad alimentazione del tag stesso.

A coronamento del valore di questa tecnologia, le celle sono i grado di alimentare i sensori sia in condizioni di luce solare intensa che in situazioni caratterizzate da luce artificiale, in ambienti chiusi. La perovskite utilizzata – come confermato da Ian Mathews, uno degli autori dello studio – infatti, può essere ottimizzata per raccogliere energia da qualsiasi tipo di illuminazione interna ed esterna, grazie al suo “incredibile potenziale di assorbimento della luce da indoor”.

Inoltre, il team di ricerca ha appurato che i tag RFID così realizzati sono in grado di coprire maggiori distanze di trasmissione dei dati e che consentono la possibilità di integrare più sensori su un singolo tag, grazie all’aumento di potenza fornito dall’energia solare.

RFID FOTOVOLTAICO: UNA TECNOLOGIA LOW-COST

I vantaggi dei dispositivi RFID realizzati con celle a perovskite comprendono vari ambiti. Primo fra tutti quello ambientale, che vede questa tecnologia arginare il consumo – e dunque lo smaltimento – di batterie, contingentando l’inquinamento prodotto con il loro utilizzo. E se a livello funzionale le migliorie sono garantite – con, appunto, maggiore copertura e potenza – dal lato produttivo si delinea anche un consistente risparmio economico.

Com’è noto, la tecnologia RFID è di per sé una tecnologia low-cost. Caratteristica in comune con la perovskite, un materiale economico ad alta produttività, che ha dimostrato di essere in grado di convertire, con efficienza, alti quantitativi dell’energia solare che riceve in elettricità.

Negli ultimi anni, le prestazioni della perovskite nelle celle solari hanno attirato l’attenzione di ricercatori e produttori, diventando protagoniste di studi e sperimentazioni. Distanziandosi – dunque – dalle celle solari tradizionali, più ingombranti e costose da fabbricare, e superando, in buon parte, le altre tecnologie di celle solari a film sottile studiate per decenni.

La particolare combinazione tra tecnologia RFID e perovskite,quindi, potrebbe contare su una buona diffusione e reperibilità delle componenti – tutte a costi veramente contenuti – che la renderebbero fruibile con facilità ed in tempi brevi su larga scala.

La produzione in larga scala permette anche di assorbire con facilità i costi del percorso di collaudo di apparecchiature radio che si applica anche a questi dispositivi.

IL VALORE DI UN IOT A LUCE AMBIENTALE

Visto che la tecnologia RFID (Radio-Frequency Identification) conferma la sua posizione apicale tra le risorse IoT in ambiti quali il controllo accessi, la logistica, la sicurezza e quant’altro, un’innovazione tecnologica come i tag attivi fotovoltaici potrebbe rivoluzionare i consumi – e le prestazioni – di numerosi casi e settori.

Va da sé che – per comprendere al meglio la portata e il valore di questa soluzione – si può ampliare il discorso alla totalità dei dispositivi dell’Internet of Things. Nei prossimi cinque anni, infatti, gli esperti stimano che il numero di dispositivi IoT potrebbe raggiungere i 75 miliardi in tutto il mondo.

Dispositivi che, allo stato attuale delle cose, comporterebbero un proporzionale utilizzo – nonché manutenzione, ricarica e smaltimento – di batterie, definendo un IoT tutt’altro che sostenibile.

Per questa ragioni, vari dispositivi e reti IoT senza batteria sono stati studiati e sperimentati da numerosi team di ricerca. Due delle limitazioni più frequenti tra queste soluzioni stanno nella raccolta stocastica di energia e nell’accumulo della stessa in piccole capacità; fattori che obbligano a ripensare il paradigma dei dispositivi IoT come ininterrottamente funzionanti.

Ad oggi, con la sperimentazione dei dispositivi IoT a celle solari a perovskite, queste problematiche sembrano essere state arginate o, quantomeno, contenute in maniera soddisfacente. Per portare a compimento questa tecnologia sperimentale e farle avere un impatto consistente sull’IoT – sottolineano gli autori del MIT – si attende un impegno sostanziale nello sviluppo di circuiti RFID con funzionalità di rilevamento, nonché la rimozione del piombo dalle cellule di perovskite, in una chiave di piena sostenibilità ambientale.

Per la certificazione di apparecchiature radio, anche nei casi in cui si sfruttano le opportunità di nuove tecnologie e soluzioni innovative, è essenziale essere affiancati da figure esperte nel settore come Sicom Testing fin dalle fasi preliminari.