Mario
2013-02-25 20:54
La seguente notizia è comparsa oggi sul Corriere della sera:
Energie alternative
Un caffè nero e bollente può ricaricare il cellulare.
One Puck trasferisce via Usb, con un cavetto, l'energia alla batteria del telefonino
Il caffè del mattino può darti la carica per affrontare la giornata. Una bevanda fredda può rigenerarti dopo un duro lavoro. Entrambi possono ricaricare il tuo cellulare. One Puck è un disco poco più grande di un sottobicchiere: ricava energia dal caldo o dal freddo e la trasferisce via Usb, con un cavetto, alla batteria del telefonino. Il sistema segue lo stesso principio del motore di Stirling del 1816, cioè sfrutta la differenza di temperatura tra il punto più caldo e quello più freddo per innescare e garantire il funzionamento. E così un tazza di tè caldo, un cappuccino bollente o una candela, appoggiati sul lato giusto del dispositivo (quello rosso), azionano le turbine all'interno del disco e generano elettricità. Lo stesso fanno le bevande refrigerate e il ghiaccio, se appoggiati invece sul lato azzurro.
5 WATT DI POTENZA - Secondo l'azienda che ha realizzato il primo prototipo funzionante, la Epipfany Labs, una tazza di caffè americano in una fredda giornata d'inverno può essere sufficiente, tra un sorso e l'altro, a caricare per intero la batteria del proprio smartphone. One Puck è infatti progettato per produrre 5 watt di potenza massima, la stessa di un caricatore standard per smartphone.
Cristina Pellecchia
Commento:
Evito di fare sarcasmi sull'utilità di un simile dispositivo.
Passiamo invece agli aspetti tecnici e umani.
Vediamo assieme la perla rara annidata nell'articolo:
.......azionano le turbine all'interno del disco e generano elettricità.
Evidentemente costei non ha mai sentito parlare di effetto Seebeck.
Chissà quali meravigliose rotelle, si sarà chiesto, gireranno mai in quel minuscolo congegno. Mah.
Se avesse messo in moto prima quelle inattive donatele dalla mamma non saremmo qui a leggere simili amenità. Ma dove le recluta il Corriere?
saluti
Mario
Piuttosto, perdonatemi, ma mi diverto un po' con qualche calcoletto. Non riesco a trattenermi quando c'è di mezzo "l'arte di fare stime sul mondo" (dal titolo di un bellissimo libercolo che consiglio a tutti).
Partiamo dalla tazza: un bel "mug" di bevanda calda può contenere un 300mL buoni di liquido, che equivalgono ad una capacità termica superiore al kJ/K. Anche la ceramica della tazza, che può costituire una buona metà del peso del sistema, ha una sua non trascurabile capacità termica, seppur decisamente inferiore a quella del liquido (di circa 4 volte). Diciamo che in totale la tazza ha una capacità termica di circa 1,5 kJ/K.
Supponiamo inoltre che il nostro geek di turno abbia avuto la premura di scaldare la tazza prima di versarci la bevanda preferita, e che il fondo del recipiente possa avere una temperatura che si aggira sugli 80°C all'inizio dell'esperienza.
Ora, considerando con relativa sicurezza che la consumazione avvenga in un'ambiente dalla temperatura di 20°C circa, per il teorema di Carnot abbiamo un limite superiore al rendimento del motore Stirling che si stabilisce presso il 17%. In termodinamica particolarmente, tuttavia, teoria e pratica non vanno a braccetto volentieri, e dobbiamo pensare che il motorino, con poi tutte le dissipazioni del caso anche a "valle" della conversione in energia meccanica, non superi il 40% di rendimento pratico (che è già buono, ma gli Stirling fanno mezzi miracoli e noi ci sentiamo generosi). Scendiamo così al di sotto del 7%, e direi più facilmente tra 5% e 6%, sempre parlando del "picco" di inizio funzionamento.
Per operare quindi alla massima potenza di 5W, bisognerebbe che il sistema assorbisse poco meno di un centinaio di watt dalla tazza, che inizierebbe così a raffreddarsi al ritmo di 4°C al minuto, più o meno.
Ragionevole? Abbastanza, suvvia! É un flusso termico che un mug può sopportare senza grandi problemi, anche valutando la conduttività termica della ceramica. Certo sarebbe opportuno coprire la tazza e magari isolarla, altrimenti la metà della dissipazione se la becca la stanza, altro che lo Stirling. xD
Forse un dato un pochetto pompato, ma con le giuste condizioni probabilmente ricreabile.
Passando al fattore importante, quello dell'energia: una batteria di iPhone 3G pare abbia una capacità di 4,7Wh; quella del mio ben-poco-smart phone arriva a poco meno di 3Wh. Se vogliamo caricarle da 0 con 5W abbiamo bisogno sicuramente di oltre mezz'ora. Un tempo che, decisamente, non abbiamo.
É pur vero che le batterie non le ricarichiamo quando sono completamente vuote, ma certo neppure quando sono pressochè piene, nè possiamo dire che i 5W vengano mantenuti nel tempo.
Allora torniamo ai nostri conti. Diciamo che il nostro amico, ansioso di ricaricare il cellulare più che di riscaldarsi lo stomaco, decida di attendere senza bere una goccia finchè la temperatura della tazza è di 50°C. Abbiamo 30°C di intervallo su cui lavorare, integrando la potenza tramite il rendimento in funzione della temperatura e del tempo su questo intervallo. Vista la natura del forum e l'orribile aspetto che assumerebbe qualsiasi formula senza formattazione LaTeX, vi chiedo di fidarvi quando fornisco un risultato (approssimato) di 2300J in circa 10 minuti. (L'ho ricavato lavorando poi in FEM barbaro via Pascal).
Ovvero, tenendoci sul generoso, un 13% di carica dell'iPhone e un 22% di carica del mio cellulare. (Leggi 10% e 20% max, IMHO)
Bevendo un tè tutt'altro che bollente 
Comunque è un aggeggino interessante! Sicuramente lo userei per altre applicazioni, ma questa è un'altra storia.
Attendo, a questo punto, la finestra ricarica-PC. Mi pare dovuto! 
) e nessuno ha mai pedalato di notte con il fanale della bici alimentato dalla vecchia "dinamo (che era un alternatore); se qualcuno l'avesse fatto ricorderebbe la grande differenza di fatica che comportava la generazione "a piede" di qualche misero watt per i due fanalini.