Publicado el: 22 de octubre de 2024 / Actualización desde: 22 de octubre de 2024 - Autor: Konrad Wolfenstein
Cómo la inteligencia artificial puede aumentar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos – Imagen: Xpert.Digital
Energía eficiente: uso de la tecnología de inteligencia artificial para crear mejores sistemas fotovoltaicos
La inteligencia artificial (IA) está desempeñando un papel cada vez más importante en el aumento de la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos. Mediante el uso de tecnologías de inteligencia artificial, se pueden optimizar varios aspectos de la operación y el mantenimiento de los sistemas solares, lo que resulta en una mayor producción de energía y eficiencia de costos.
Análisis de datos y reconocimiento de patrones.
Una ventaja clave de la IA en los sistemas fotovoltaicos es la capacidad de analizar grandes cantidades de datos. Los sistemas de inteligencia artificial pueden analizar pronósticos meteorológicos, datos históricos de rendimiento y monitoreo en tiempo real para calcular el modo de funcionamiento óptimo de un sistema solar. Esto permite ajustar la inclinación de los paneles solares o cambiar su orientación para lograr el máximo rendimiento.
La IA también puede reconocer patrones que los operadores humanos pueden pasar por alto. Esto incluye la detección de sombras mediante algoritmos de procesamiento de imágenes que pueden ajustar la orientación de los paneles solares en consecuencia para maximizar el rendimiento.
Adecuado para:
Precisión del pronóstico
La integración de la IA y los big data ha mejorado significativamente la precisión de las previsiones. Algoritmos avanzados analizan datos meteorológicos y rendimientos energéticos históricos para realizar predicciones precisas de producción de energía. Estas previsiones permiten una planificación y un control más precisos de los flujos de energía, lo que lleva la optimización de los sistemas fotovoltaicos a un nuevo nivel.
Autooptimización y mantenimiento predictivo
Una característica notable de la IA es su capacidad de autooptimización. Los algoritmos inteligentes aprenden de datos de rendimiento anteriores y realizan ajustes en tiempo real. El sistema se adapta continuamente a los cambios en el entorno, como las condiciones climáticas y el estado del sistema. Esto conduce a una mejora sostenida en la producción de energía.
Además, la IA permite el mantenimiento predictivo al monitorear continuamente el desempeño de los activos. Las anomalías se pueden detectar tempranamente, lo que permite a los operadores tomar medidas oportunas antes de que se produzcan costosas interrupciones. Esto no sólo ahorra dinero, sino que también prolonga la vida útil de los sistemas.
Gestión eficiente de la energía
Los sistemas de gestión de energía basados en IA no solo optimizan el almacenamiento sino también el consumo de energía solar. La IA analiza los precios de la energía y los patrones de consumo y luego decide cuándo tiene sentido utilizar la electricidad previamente almacenada o inyectarla directamente a la red. Esto contribuye tanto a la rentabilidad como a la estabilidad de la red.
Tecnologías y aplicaciones innovadoras
La combinación de la IA con otras tecnologías innovadoras, como los seguidores, puede aumentar aún más la eficiencia de los parques solares. Estas tecnologías permiten un seguimiento más preciso de los módulos solares según la posición del sol, maximizando así el rendimiento. Proyectos como el “ Parque Solar 2.0 ” del Instituto Tecnológico de Karlsruhe investigan intensamente estos enfoques.
Otro ejemplo es el proyecto piloto de la startup austriaca raicoon con Amazon, que muestra cómo una gestión de operaciones autónoma y controlada por IA puede aumentar la producción solar hasta en un 15 por ciento. Esta gestión operativa totalmente automatizada detecta anomalías en una fase temprana y las corrige antes de que se produzcan daños costosos.
Integración progresiva
El futuro de la energía fotovoltaica reside en el uso inteligente de la IA y el big data. Mediante un análisis de datos preciso, mejores previsiones y la capacidad de autooptimización, la eficiencia y el rendimiento de los sistemas de energía solar se elevan a niveles que antes eran inalcanzables. La integración progresiva de estas tecnologías promete un futuro sostenible y rentable para clientes privados y comerciales.
La inteligencia artificial ofrece un enorme potencial para aumentar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos mediante la optimización de la producción de energía, el mantenimiento predictivo y la gestión eficiente de la energía. Estos avances son cruciales para el éxito de la transición energética y contribuyen significativamente al suministro de energía sostenible.
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Cómo funciona la optimización del seguimiento de MPP a través de IA
El seguimiento del punto de máxima potencia (seguimiento MPP) es un proceso que se utiliza en sistemas fotovoltaicos para obtener la máxima potencia de los módulos solares. El MPP es el punto de la curva corriente-tensión de un módulo solar donde se genera la mayor potencia. Dado que este punto depende de factores como la luz solar y la temperatura, cambia constantemente.
Cómo funciona el seguimiento MPP
Ajuste de parámetros operativos.
Un seguidor MPP monitorea continuamente el voltaje y la corriente de los paneles solares y ajusta los parámetros de funcionamiento para operar siempre cerca del MPP actual.
Convertidor CC-CC
El rastreador MPP consta de un convertidor CC-CC y un microcontrolador. El convertidor ajusta la resistencia de carga para mantener el voltaje constante y lograr el máximo rendimiento.
Control adaptativo
El microcontrolador mide continuamente la corriente y el voltaje para encontrar el MPP y adaptar dinámicamente el sistema a las condiciones cambiantes.
Métodos de seguimiento de MPP: perturbar y observar (P&O)
Este procedimiento cambia gradualmente el voltaje y observa si mejora el rendimiento. Cuando se aumenta la potencia, el voltaje se ajusta aún más en la misma dirección; de lo contrario, la dirección se invierte.
conductancia incremental
Aquí se analiza el aumento de potencia en relación con el cambio de voltaje. El MPP se consigue cuando la derivada de la potencia respecto al voltaje es cero.
Método de relación de tensiones
El voltaje se mantiene en un porcentaje fijo del voltaje del circuito abierto. Este sencillo procedimiento es adecuado para sistemas menos complejos.
El seguimiento MPP es crucial para la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos, ya que garantiza que los módulos siempre puedan funcionar con el máximo rendimiento, lo cual es particularmente importante en condiciones ambientales cambiantes.
La optimización del seguimiento del MPP mediante inteligencia artificial (IA) mejora la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos al determinar y ajustar el punto de máxima potencia (MPP) de forma más precisa y rápida. Estos son los aspectos clave de cómo se utiliza la IA en esta área:
Cómo funciona el seguimiento MPP
El MPP es el punto de la curva corriente-tensión de un módulo solar donde se genera la máxima potencia. Debido a que este punto cambia constantemente debido a cambios en la radiación solar, la temperatura y otras condiciones ambientales, el seguimiento del MPP debe realizarse de forma continua. Los rastreadores MPP tradicionales utilizan algoritmos como Perturb and Observe o Incremental Conductance para encontrar el punto óptimo.
Uso de IA en el seguimiento de MPP
Ajuste preciso
Los sistemas basados en IA utilizan algoritmos como redes neuronales o lógica difusa para determinar con mayor precisión el MPP en condiciones complejas y altamente fluctuantes. Estos métodos pueden responder mejor a cambios rápidos que los algoritmos tradicionales.
Análisis de datos
La IA puede analizar grandes cantidades de datos para reconocer patrones y hacer predicciones sobre el punto operativo óptimo. Esto permite una adaptación dinámica a condiciones cambiantes como la sombra o la contaminación.
Previsiones de rendimiento
Al integrar datos de sensores y pronósticos meteorológicos, la IA puede predecir el rendimiento futuro del sistema solar y optimizar las operaciones en consecuencia.
Beneficios de la optimización MPP basada en IA
La IA ayuda a optimizar el flujo de energía dentro de la planta adaptando las operaciones a las condiciones ambientales cambiantes. Esto maximiza la eficiencia y ayuda a prolongar la vida útil.
Determinando el MPP con mayor precisión se puede maximizar el rendimiento energético, lo que resulta especialmente ventajoso para sistemas grandes con condiciones variables.
Pérdidas reducidas
La IA ayuda a minimizar las pérdidas de los máximos locales identificando los máximos globales e integrando la gestión en la sombra.
En general, la integración de la IA en el seguimiento de MPP ayuda a aumentar la eficiencia y confiabilidad de los sistemas fotovoltaicos, lo cual es crucial para el suministro de energía sostenible.
Adecuado para:
La IA puede ayudar a prolongar la vida útil de los sistemas fotovoltaicos
La inteligencia artificial (IA) puede prolongar la vida útil de los sistemas fotovoltaicos de varias maneras, en particular mediante la optimización de las estrategias operativas y el mantenimiento predictivo.
Estrategias operativas optimizadas
Personalización individual
Los modelos compatibles con IA pueden representar el envejecimiento individual de componentes, como los inversores. Estos modelos utilizan datos de pruebas y sensores a largo plazo para crear gemelos digitales de los dispositivos. Estos gemelos ayudan a desarrollar estrategias operativas personalizadas que ajustan los parámetros clave según el envejecimiento sin comprometer el rendimiento.
Mantenimiento predictivo
Detección de anomalías
Los sistemas basados en IA monitorean continuamente el rendimiento de los sistemas y detectan anomalías en una etapa temprana. Esto hace posible identificar y resolver problemas potenciales antes de que provoquen cortes importantes.
Mantenimiento predictivo
Al analizar datos en tiempo real, la IA puede predecir las necesidades de mantenimiento, minimizando el tiempo de inactividad. Esto no sólo reduce los costes operativos, sino que también prolonga la vida útil de los sistemas.
Gestión eficiente de la energía
Optimización energética
La IA ayuda a optimizar el flujo de energía dentro de la planta adaptando las operaciones a las condiciones ambientales cambiantes. Esto maximiza la eficiencia y ayuda a prolongar la vida útil.
A través de estas medidas, la IA contribuye decisivamente a mejorar la fiabilidad y la longevidad de los sistemas fotovoltaicos y aumentar así su rentabilidad económica.
Adecuado para: