كيف يمكن للذكاء الاصطناعي أن يزيد من كفاءة الأنظمة الكهروضوئية

يلعب الذكاء الاصطناعي (AI) دورًا متزايد الأهمية في زيادة كفاءة الأنظمة الكهروضوئية. ومن خلال استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي، يمكن تحسين الجوانب المختلفة لتشغيل وصيانة أنظمة الطاقة الشمسية، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج الطاقة وكفاءة التكلفة.

تحليل البيانات والتعرف على الأنماط

الميزة الرئيسية للذكاء الاصطناعي في الأنظمة الكهروضوئية هي القدرة على تحليل كميات كبيرة من البيانات. يمكن لأنظمة الذكاء الاصطناعي تحليل التنبؤات الجوية وبيانات الإنتاجية التاريخية والمراقبة في الوقت الفعلي لحساب وضع التشغيل الأمثل للنظام الشمسي. وهذا يجعل من الممكن ضبط ميل الألواح الشمسية أو تغيير اتجاهها لتحقيق أقصى قدر من العائد.

يمكن للذكاء الاصطناعي أيضًا التعرف على الأنماط التي قد يفوتها المشغلون البشريون. يتضمن ذلك اكتشاف التظليل من خلال خوارزميات معالجة الصور التي يمكنها ضبط اتجاه الألواح الشمسية وفقًا لذلك لتحقيق أقصى قدر من الأداء.

مناسب ل:

• تطبيقات الذكاء الاصطناعي: من يملك الحصص السوقية الأكبر بين نماذج الذكاء الاصطناعي؟ في أي الصناعات والعمليات التجارية يتم استخدام هذه العناصر بالفعل؟

دقة التنبؤ

لقد أدى تكامل الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة إلى تحسين دقة التنبؤ بشكل كبير. تقوم الخوارزميات المتقدمة بتحليل بيانات الأرصاد الجوية وإنتاجية الطاقة التاريخية لوضع تنبؤات دقيقة لإنتاج الطاقة. تتيح هذه التوقعات تخطيطًا أكثر دقة والتحكم في تدفقات الطاقة، مما يرتقي بتحسين الأنظمة الكهروضوئية إلى مستوى جديد.

التحسين الذاتي والصيانة التنبؤية

من السمات البارزة للذكاء الاصطناعي قدرته على التحسين الذاتي. تتعلم الخوارزميات الذكية من بيانات الأداء السابقة وتقوم بإجراء التعديلات في الوقت الفعلي. يتكيف النظام باستمرار مع التغيرات في البيئة، مثل الظروف الجوية وحالة النظام. وهذا يؤدي إلى تحسن مستدام في إنتاج الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك، يتيح الذكاء الاصطناعي الصيانة التنبؤية من خلال المراقبة المستمرة لأداء الأصول. يمكن اكتشاف الحالات الشاذة مبكرًا، مما يسمح للمشغلين باتخاذ الإجراءات في الوقت المناسب قبل حدوث انقطاعات مكلفة. وهذا لا يوفر المال فحسب، بل يطيل أيضًا عمر الأنظمة.

إدارة الطاقة بكفاءة

لا تعمل أنظمة إدارة الطاقة القائمة على الذكاء الاصطناعي على تحسين التخزين فحسب، بل أيضًا على استهلاك الطاقة الشمسية. ويقوم الذكاء الاصطناعي بتحليل أسعار الطاقة وأنماط الاستهلاك ثم يقرر متى يكون من المنطقي استخدام الكهرباء المخزنة مسبقًا أو تغذيتها مباشرة في الشبكة. وهذا يساهم في كفاءة التكلفة واستقرار الشبكة.

التقنيات والتطبيقات المبتكرة

إن الجمع بين الذكاء الاصطناعي والتقنيات المبتكرة الأخرى مثل أجهزة التتبع يمكن أن يزيد من كفاءة مجمعات الطاقة الشمسية. تتيح هذه التقنيات تتبعًا أكثر دقة للوحدات الشمسية وفقًا لموقع الشمس، وبالتالي زيادة الإنتاجية إلى الحد الأقصى. مشاريع مثل " Solar Park 2.0 " في معهد كارلسروه للتكنولوجيا أبحاثًا مكثفة حول هذه الأساليب.

مثال آخر هو المشروع التجريبي لشركة raicoon النمساوية الناشئة مع أمازون، والذي يوضح كيف يمكن لإدارة العمليات المستقلة التي يتحكم فيها الذكاء الاصطناعي أن تزيد إنتاج الطاقة الشمسية بنسبة تصل إلى 15 بالمائة. تكتشف إدارة التشغيل المؤتمتة بالكامل هذه الحالات الشاذة في مرحلة مبكرة وتصححها قبل حدوث أضرار باهظة الثمن.

التكامل التدريجي

يكمن مستقبل الخلايا الكهروضوئية في الاستخدام الذكي للذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة. ومن خلال التحليل الدقيق للبيانات، وتحسين التوقعات والقدرة على التحسين الذاتي، يتم رفع كفاءة وأداء أنظمة الطاقة الشمسية إلى مستويات لم يكن من الممكن تحقيقها في السابق. يعد التكامل التدريجي لهذه التقنيات بمستقبل مستدام وفعال من حيث التكلفة للعملاء من القطاعين الخاص والتجاري.

يوفر الذكاء الاصطناعي إمكانات هائلة لزيادة كفاءة الأنظمة الكهروضوئية من خلال تحسين إنتاج الطاقة والصيانة التنبؤية وإدارة الطاقة بكفاءة. تعتبر هذه التطورات حاسمة لنجاح تحول الطاقة وتساهم بشكل كبير في إمدادات الطاقة المستدامة.

تتبع الحد الأقصى لنقاط الطاقة (تتبع MPP) هي عملية تُستخدم في الأنظمة الكهروضوئية للحصول على أقصى قدر من الطاقة من الوحدات الشمسية. MPP هي النقطة على منحنى الجهد الحالي لوحدة الطاقة الشمسية حيث يتم توليد أعلى طاقة. وبما أن هذه النقطة تعتمد على عوامل مثل ضوء الشمس ودرجة الحرارة، فهي تتغير باستمرار.

كيف يعمل تتبع MPP

تعديل معلمات التشغيل

يقوم جهاز تعقب MPP بمراقبة الجهد والتيار للألواح الشمسية بشكل مستمر ويقوم بضبط معلمات التشغيل لتعمل دائمًا بالقرب من MPP الحالي.

محول تيار مستمر-تيار مستمر

يتكون جهاز تعقب MPP من محول DC-DC ووحدة تحكم دقيقة. يقوم المحول بضبط مقاومة الحمل للحفاظ على ثبات الجهد لتحقيق أقصى قدر من الأداء.

التحكم التكيفي

يقوم المتحكم الدقيق بقياس التيار والجهد بشكل مستمر للعثور على MPP وتكييف النظام ديناميكيًا مع الظروف المتغيرة.

طرق تتبع MPP – الاضطراب والمراقبة (P&O)

يؤدي هذا الإجراء إلى تغيير الجهد تدريجيًا ومراقبة ما إذا كان الأداء يتحسن. عند زيادة الطاقة، يتم ضبط الجهد بشكل أكبر في نفس الاتجاه، وإلا فسيتم عكس الاتجاه.

تصرف تزايدي

هنا يتم تحليل الزيادة في الطاقة فيما يتعلق بالتغير في الجهد. يتم تحقيق MPP عندما يكون مشتق القدرة بالنسبة للجهد صفرًا.

طريقة نسبة الإجهاد

يتم الحفاظ على الجهد عند نسبة ثابتة من جهد الدائرة المفتوحة. هذا الإجراء البسيط مناسب للأنظمة الأقل تعقيدًا.

يعد تتبع MPP أمرًا بالغ الأهمية لكفاءة الأنظمة الكهروضوئية لأنه يضمن أن الوحدات يمكن أن تعمل دائمًا بأقصى قدر من الأداء، وهو أمر مهم بشكل خاص في الظروف البيئية المتغيرة.

يعمل تحسين تتبع MPP من خلال الذكاء الاصطناعي (AI) على تحسين كفاءة الأنظمة الكهروضوئية من خلال تحديد وضبط نقطة الطاقة القصوى (MPP) بشكل أكثر دقة وسرعة. فيما يلي الجوانب الرئيسية لكيفية استخدام الذكاء الاصطناعي في هذا المجال:

كيف يعمل تتبع MPP

MPP هي النقطة على منحنى الجهد الحالي لوحدة الطاقة الشمسية حيث يتم توليد الحد الأقصى من الطاقة. نظرًا لأن هذه النقطة تتغير باستمرار بسبب التغيرات في الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة والظروف البيئية الأخرى، يجب إجراء تتبع MPP بشكل مستمر. تستخدم أجهزة تتبع MPP التقليدية خوارزميات مثل Perturb وObserve أو Incremental Conductance للعثور على النقطة المثالية.

استخدام الذكاء الاصطناعي في تتبع MPP

تعديل دقيق

تستخدم الأنظمة القائمة على الذكاء الاصطناعي خوارزميات مثل الشبكات العصبية أو المنطق الغامض لتحديد MPP بشكل أكثر دقة في ظل ظروف معقدة ومتقلبة للغاية. يمكن لهذه الأساليب الاستجابة بشكل أفضل للتغيرات السريعة مقارنة بالخوارزميات التقليدية.

تحليل البيانات

يمكن للذكاء الاصطناعي تحليل كميات كبيرة من البيانات للتعرف على الأنماط وإجراء تنبؤات حول نقطة التشغيل المثالية. وهذا يتيح التكيف الديناميكي مع الظروف المتغيرة مثل التظليل أو التلوث.

توقعات الأداء

ومن خلال دمج بيانات أجهزة الاستشعار والتنبؤات الجوية، يمكن للذكاء الاصطناعي التنبؤ بالأداء المستقبلي للنظام الشمسي وتحسين العمليات وفقًا لذلك.

فوائد تحسين MPP القائم على الذكاء الاصطناعي

زيادة الكفاءة

من خلال تحديد MPP بشكل أكثر دقة، يمكن تعظيم إنتاج الطاقة، وهو أمر مفيد بشكل خاص للأنظمة الكبيرة ذات الظروف المختلفة.

انخفاض الخسائر

يساعد الذكاء الاصطناعي على تقليل الخسائر الناجمة عن الحدود القصوى المحلية من خلال تحديد الحدود القصوى العالمية ودمج إدارة الظل.

بشكل عام، يساعد دمج الذكاء الاصطناعي في تتبع MPP على زيادة كفاءة وموثوقية الأنظمة الكهروضوئية، وهو أمر بالغ الأهمية لإمدادات الطاقة المستدامة.

مناسب ل:

• جديد ومبتكر: النظام الشمسي اللامركزي والمعياري للتوصيل والتشغيل - يختلف عن الأنظمة الأخرى

يمكن للذكاء الاصطناعي (AI) إطالة عمر الأنظمة الكهروضوئية بطرق مختلفة، لا سيما من خلال تحسين استراتيجيات التشغيل والصيانة التنبؤية.

استراتيجيات التشغيل الأمثل

التخصيص الفردي

يمكن للنماذج المدعومة بالذكاء الاصطناعي أن تصور التقادم الفردي للمكونات، مثل العاكسات. تستخدم هذه النماذج بيانات من اختبارات وأجهزة استشعار طويلة المدى لإنشاء توائم رقمية للأجهزة. يساعد هذان التوأمان في تطوير استراتيجيات تشغيلية مصممة خصيصًا لضبط المعلمات الرئيسية وفقًا للعمر دون المساس بالأداء.

الصيانة التنبؤية

كشف الشذوذ

تقوم الأنظمة القائمة على الذكاء الاصطناعي بمراقبة أداء الأنظمة بشكل مستمر والكشف عن الحالات الشاذة في مرحلة مبكرة. وهذا يجعل من الممكن تحديد المشاكل المحتملة وحلها قبل أن تؤدي إلى انقطاعات كبيرة.

الصيانة التنبؤية

من خلال تحليل البيانات في الوقت الفعلي، يمكن للذكاء الاصطناعي التنبؤ باحتياجات الصيانة، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل. وهذا لا يقلل من تكاليف التشغيل فحسب، بل يطيل أيضًا عمر الخدمة للأنظمة.

إدارة الطاقة بكفاءة

تحسين الطاقة

ويساعد الذكاء الاصطناعي على تحسين تدفق الطاقة داخل المحطة من خلال تكييف العمليات مع الظروف البيئية المتغيرة. وهذا يزيد من الكفاءة ويساعد على إطالة عمر الخدمة.

ومن خلال هذه التدابير، يقدم الذكاء الاصطناعي مساهمة حاسمة في تحسين موثوقية وطول عمر الأنظمة الكهروضوئية وبالتالي زيادة ربحيتها الاقتصادية.

مناسب ل:

• الذكية : الذكاء الاصطناعي في مجال الطاقات المتجددة
• مدونة الطاقة المتجددة