Pubblicato il: 22 ottobre 2024 / Aggiornamento del: 22 ottobre 2024 - Autore: Konrad Wolfenstein
Come l'intelligenza artificiale può aumentare l'efficienza degli impianti fotovoltaici – Immagine: Xpert.Digital
Energia efficiente: utilizzo della tecnologia AI per creare sistemi fotovoltaici migliori
L’intelligenza artificiale (AI) gioca un ruolo sempre più importante nell’aumento dell’efficienza degli impianti fotovoltaici. Utilizzando le tecnologie AI, è possibile ottimizzare vari aspetti del funzionamento e della manutenzione dei sistemi solari, con conseguente maggiore produzione di energia ed efficienza dei costi.
Analisi dei dati e riconoscimento di pattern
Un vantaggio chiave dell’intelligenza artificiale nei sistemi fotovoltaici è la capacità di analizzare grandi quantità di dati. I sistemi di intelligenza artificiale possono analizzare previsioni meteorologiche, dati storici sulla resa e monitoraggio in tempo reale per calcolare la modalità operativa ottimale di un sistema solare. Ciò consente di regolare l'inclinazione dei pannelli solari o di modificarne l'orientamento per ottenere la massima resa.
L’intelligenza artificiale può anche riconoscere modelli che gli operatori umani potrebbero non cogliere. Ciò include il rilevamento dell’ombra attraverso algoritmi di elaborazione delle immagini in grado di regolare di conseguenza l’orientamento dei pannelli solari per massimizzare le prestazioni.
Adatto a:
Precisione delle previsioni
L’integrazione dell’intelligenza artificiale e dei big data ha notevolmente migliorato l’accuratezza delle previsioni. Algoritmi avanzati analizzano i dati meteorologici e i rendimenti energetici storici per fare previsioni precise sulla produzione di energia. Queste previsioni consentono una pianificazione e un controllo più precisi dei flussi energetici, portando l’ottimizzazione degli impianti fotovoltaici a un nuovo livello.
Autoottimizzazione e manutenzione predittiva
Una caratteristica notevole dell’intelligenza artificiale è la sua capacità di auto-ottimizzazione. Gli algoritmi intelligenti apprendono dai dati sulle prestazioni passate e apportano modifiche in tempo reale. Il sistema si adatta continuamente ai cambiamenti ambientali, come le condizioni meteorologiche e lo stato del sistema. Ciò porta ad un miglioramento duraturo della produzione di energia.
Inoltre, l’intelligenza artificiale consente la manutenzione predittiva monitorando continuamente le prestazioni degli asset. Le anomalie possono essere rilevate tempestivamente, consentendo agli operatori di agire tempestivamente prima che si verifichino costose interruzioni. Ciò non solo fa risparmiare denaro, ma prolunga anche la vita dei sistemi.
Gestione efficiente dell'energia
I sistemi di gestione dell’energia basati sull’intelligenza artificiale non solo ottimizzano l’accumulo ma anche il consumo di energia solare. L’intelligenza artificiale analizza i prezzi dell’energia e i modelli di consumo e poi decide quando è opportuno utilizzare l’elettricità precedentemente immagazzinata o immetterla direttamente nella rete. Ciò contribuisce sia all’efficienza dei costi che alla stabilità della rete.
Tecnologie e applicazioni innovative
La combinazione dell’intelligenza artificiale con altre tecnologie innovative come gli inseguitori può aumentare ulteriormente l’efficienza dei parchi solari. Queste tecnologie consentono un inseguimento più preciso dei moduli solari in base alla posizione del sole, massimizzando così la resa. Progetti come il “ Solar Park 2.0 ” presso il Politecnico di Karlsruhe stanno studiando intensamente questi approcci.
Un altro esempio è il progetto pilota della start-up austriaca raicoon con Amazon, che mostra come una gestione operativa autonoma e controllata dall'intelligenza artificiale può aumentare la produzione solare fino al 15%. Questa gestione operativa completamente automatizzata rileva tempestivamente le anomalie e le corregge prima che si verifichino danni costosi.
Integrazione progressiva
Il futuro del fotovoltaico risiede nell’uso intelligente dell’intelligenza artificiale e dei big data. Attraverso un’analisi precisa dei dati, previsioni migliorate e la capacità di auto-ottimizzazione, l’efficienza e le prestazioni dei sistemi di energia solare vengono aumentate a livelli precedentemente irraggiungibili. La progressiva integrazione di queste tecnologie promette un futuro sostenibile ed economicamente vantaggioso per i clienti privati e commerciali.
L’intelligenza artificiale offre un enorme potenziale per aumentare l’efficienza degli impianti fotovoltaici ottimizzando la produzione di energia, la manutenzione predittiva e la gestione efficiente dell’energia. Questi sviluppi sono cruciali per il successo della transizione energetica e forniscono un contributo significativo all’approvvigionamento energetico sostenibile.
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Come funziona l'ottimizzazione del tracciamento MPP tramite l'intelligenza artificiale
Il tracciamento del punto di massima potenza (tracciamento MPP) è un processo utilizzato negli impianti fotovoltaici per ottenere la massima potenza dai moduli solari. L'MPP è il punto sulla curva corrente-tensione di un modulo solare in cui viene generata la massima potenza. Poiché questo punto dipende da fattori come la luce solare e la temperatura, cambia costantemente.
Come funziona il tracciamento MPP
Regolazione dei parametri di funzionamento
Un inseguitore MPP monitora continuamente la tensione e la corrente dei pannelli solari e regola i parametri operativi per funzionare sempre vicino all'MPP corrente.
Convertitore CC-CC
L'inseguitore MPP è costituito da un convertitore DC-DC e da un microcontrollore. Il convertitore regola la resistenza di carico per mantenere la tensione costante per ottenere le massime prestazioni.
Controllo adattivo
Il microcontrollore misura continuamente la corrente e la tensione per trovare l'MPP e adattare dinamicamente il sistema alle mutevoli condizioni.
Metodi di tracciamento MPP – Perturb and Observe (P&O)
Questa procedura modifica gradualmente la tensione e osserva se le prestazioni migliorano. Aumentando la potenza la tensione viene ulteriormente regolata nella stessa direzione, altrimenti la direzione viene invertita.
Conduttanza incrementale
Qui l'aumento di potenza viene analizzato in relazione alla variazione di tensione. L'MPP si ottiene quando la derivata della potenza rispetto alla tensione è zero.
Metodo del rapporto di stress
La tensione viene mantenuta a una percentuale fissa della tensione a circuito aperto. Questa semplice procedura è adatta per sistemi meno complessi.
L'inseguimento MPP è fondamentale per l'efficienza dei sistemi fotovoltaici poiché garantisce che i moduli possano funzionare sempre al massimo delle prestazioni, il che è particolarmente importante in condizioni ambientali mutevoli.
L'ottimizzazione del tracciamento MPP attraverso l'intelligenza artificiale (AI) migliora l'efficienza dei sistemi fotovoltaici determinando e regolando il punto di massima potenza (MPP) in modo più preciso e rapido. Ecco gli aspetti chiave di come viene utilizzata l’intelligenza artificiale in questo settore:
Come funziona il tracciamento MPP
L'MPP è il punto sulla curva corrente-tensione di un modulo solare in cui viene generata la massima potenza. Poiché questo punto si sposta costantemente a causa dei cambiamenti della radiazione solare, della temperatura e di altre condizioni ambientali, il monitoraggio MPP deve essere eseguito continuamente. I tradizionali tracker MPP utilizzano algoritmi come Perturb e Observe o Conduttanza incrementale per trovare il punto ottimale.
Utilizzo dell'intelligenza artificiale nel monitoraggio MPP
Regolazione precisa
I sistemi basati sull’intelligenza artificiale utilizzano algoritmi come reti neurali o logica fuzzy per determinare con maggiore precisione l’MPP in condizioni complesse e altamente fluttuanti. Questi metodi possono rispondere meglio ai rapidi cambiamenti rispetto agli algoritmi tradizionali.
Analisi dei dati
L’intelligenza artificiale può analizzare grandi quantità di dati per riconoscere modelli e fare previsioni sul punto operativo ottimale. Ciò consente l'adattamento dinamico alle mutevoli condizioni come l'ombra o l'inquinamento.
Previsioni di prestazione
Integrando i dati dei sensori e le previsioni meteorologiche, l’intelligenza artificiale può prevedere le prestazioni future del sistema solare e ottimizzare le operazioni di conseguenza.
Vantaggi dell'ottimizzazione MPP basata sull'intelligenza artificiale
Maggiore efficienza
Determinando con maggiore precisione l'MPP è possibile massimizzare il rendimento energetico, il che è particolarmente vantaggioso per impianti di grandi dimensioni con condizioni variabili.
Perdite ridotte
L’intelligenza artificiale aiuta a ridurre al minimo le perdite derivanti dai massimi locali identificando i massimi globali e integrando la gestione delle ombre.
Nel complesso, l’integrazione dell’intelligenza artificiale nel monitoraggio dell’MPP aiuta ad aumentare l’efficienza e l’affidabilità dei sistemi fotovoltaici, che è fondamentale per l’approvvigionamento energetico sostenibile.
Adatto a:
L’intelligenza artificiale può aiutare a prolungare la durata di vita dei sistemi fotovoltaici
L’intelligenza artificiale (AI) può allungare la vita degli impianti fotovoltaici in vari modi, in particolare attraverso l’ottimizzazione delle strategie operative e la manutenzione predittiva.
Strategie operative ottimizzate
Personalizzazione individuale
I modelli supportati dall’intelligenza artificiale possono rappresentare l’invecchiamento dei singoli componenti, come gli inverter. Questi modelli utilizzano dati provenienti da test e sensori a lungo termine per creare gemelli digitali dei dispositivi. Questi gemelli aiutano a sviluppare strategie operative su misura che regolano i parametri chiave in base all’invecchiamento senza compromettere le prestazioni.
Manutenzione predittiva
Rilevamento anomalie
I sistemi basati sull’intelligenza artificiale monitorano continuamente le prestazioni dei sistemi e rilevano tempestivamente le anomalie. Ciò consente di identificare e risolvere potenziali problemi prima che causino gravi interruzioni.
Manutenzione predittiva
Analizzando i dati in tempo reale, l’intelligenza artificiale può prevedere le esigenze di manutenzione, riducendo al minimo i tempi di inattività. Ciò non solo riduce i costi operativi, ma prolunga anche la durata dei sistemi.
Gestione efficiente dell'energia
Ottimizzazione energetica
L’intelligenza artificiale aiuta a ottimizzare il flusso di energia all’interno dell’impianto adattando le operazioni alle mutevoli condizioni ambientali. Ciò massimizza l'efficienza e aiuta a prolungare la durata.
Attraverso queste misure, l’intelligenza artificiale fornisce un contributo decisivo al miglioramento dell’affidabilità e della longevità degli impianti fotovoltaici e quindi all’aumento della loro redditività economica.
Adatto a: