Como a inteligência artificial pode aumentar a eficiência dos sistemas fotovoltaicos – Imagem: xpert.digital
Energia eficiente: usando tecnologia de IA para criar melhores sistemas fotovoltaicos
A inteligência artificial (IA) está desempenhando um papel cada vez mais importante no aumento da eficiência dos sistemas fotovoltaicos. Ao utilizar tecnologias de IA, vários aspectos da operação e manutenção de sistemas solares podem ser otimizados, resultando numa maior produção de energia e eficiência de custos.
Análise de dados e reconhecimento de padrões
Uma das principais vantagens da IA em sistemas fotovoltaicos é a capacidade de analisar grandes quantidades de dados. Os sistemas de IA podem analisar previsões meteorológicas, dados históricos de produção e monitoramento em tempo real para calcular o modo operacional ideal de um sistema solar. Isto permite ajustar a inclinação dos painéis solares ou alterar a sua orientação para obter o rendimento máximo.
A IA também pode reconhecer padrões que os operadores humanos podem não perceber. Isso inclui a detecção de sombreamento por meio de algoritmos de processamento de imagem que podem ajustar a orientação dos painéis solares de acordo para maximizar o desempenho.
Adequado para:
Precisão da previsão
A integração de IA e big data melhorou significativamente a precisão das previsões. Algoritmos avançados analisam dados meteorológicos e rendimentos históricos de energia para fazer previsões precisas de produção de energia. Estas previsões permitem um planeamento e controlo mais precisos dos fluxos de energia, o que leva a otimização dos sistemas fotovoltaicos a um novo nível.
Auto-otimização e manutenção forward-looking
Uma característica notável da IA é a sua capacidade de auto-otimização. Algoritmos inteligentes aprendem com dados de desempenho anteriores e fazem ajustes em tempo real. O sistema se adapta continuamente às mudanças no ambiente, como condições climáticas e status do sistema. Isto leva a uma melhoria sustentada na produção de energia.
Além disso, a IA permite uma manutenção forward-looking por meio do monitoramento contínuo do desempenho dos ativos. Anomalias podem ser detectadas precocemente, permitindo que os operadores tomem medidas oportunas antes que falhas dispendiosas ocorram. Isso não só economiza dinheiro, como também prolonga a vida útil dos ativos.
Gestão eficiente de energia
Os sistemas de gestão de energia baseados em IA não só otimizam o armazenamento, mas também o consumo de energia solar. A IA analisa os preços da energia e os padrões de consumo e depois decide quando faz sentido utilizar a eletricidade anteriormente armazenada ou alimentá-la diretamente na rede. Isto contribui para a eficiência de custos e para a estabilidade da rede.
Tecnologias e aplicações inovadoras
A combinação da IA com outras tecnologias inovadoras, como rastreadores, pode aumentar ainda mais a eficiência dos parques solares. Estas tecnologias permitem um rastreamento mais preciso dos módulos solares de acordo com a posição do sol, maximizando assim o rendimento. Projetos como o “ Parque Solar 2.0 ” do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe estão pesquisando intensamente essas abordagens.
Outro exemplo é o projeto piloto da start-up austríaca raicoon com a Amazon, que mostra como a gestão de operações autónoma e controlada por IA pode aumentar a produção solar em até 15 por cento. Este gerenciamento operacional totalmente automatizado detecta anomalias em um estágio inicial e as corrige antes que ocorram danos dispendiosos.
Integração progressiva
O futuro da energia fotovoltaica reside no uso inteligente de IA e big data. Através de análises precisas de dados, previsões melhoradas e a capacidade de auto-otimização, a eficiência e o desempenho dos sistemas de energia solar são elevados a níveis anteriormente inatingíveis. A integração progressiva destas tecnologias promete um futuro sustentável e económico para clientes privados e comerciais.
A inteligência artificial oferece um enorme potencial para aumentar a eficiência dos sistemas fotovoltaicos por meio da otimização da geração de energia, manutenção forward-looking e gestão eficiente da energia. Esses avanços são cruciais para o sucesso da transição energética e contribuem significativamente para um fornecimento de energia sustentável.
Como funciona a otimização do rastreamento de MPP por meio de IA
O rastreamento de ponto de potência máxima (rastreamento MPP) é um processo usado em sistemas fotovoltaicos para obter a potência máxima dos módulos solares. O MPP é o ponto na curva corrente-tensão de um módulo solar onde a maior potência é gerada. Como esse ponto depende de fatores como luz solar e temperatura, ele muda constantemente.
Como funciona o rastreamento MPP
Ajuste de parâmetros operacionais
Um rastreador MPP monitora continuamente a tensão e a corrente dos painéis solares e ajusta os parâmetros operacionais para operar sempre próximo ao MPP atual.
Conversor CC-CC
O rastreador MPP consiste em um conversor DC-DC e um microcontrolador. O conversor ajusta a resistência da carga para manter a tensão constante e atingir o desempenho máximo.
Controle adaptativo
O microcontrolador mede continuamente a corrente e a tensão para encontrar o MPP e adaptar dinamicamente o sistema às mudanças nas condições.
Métodos de rastreamento MPP – perturbador e observar (P&O)
Este procedimento altera gradativamente a tensão e observa se o desempenho melhora. Quando a potência é aumentada, a tensão é ajustada ainda mais na mesma direção, caso contrário, a direção é invertida.
Condutância incremental
Aqui o aumento de potência é analisado em relação à mudança de tensão. O MPP é alcançado quando a derivada da potência em relação à tensão é zero.
Método de taxa de tensão
A tensão é mantida em uma porcentagem fixa da tensão de circuito aberto. Este procedimento simples é adequado para sistemas menos complexos.
O rastreamento MPP é crucial para a eficiência dos sistemas fotovoltaicos, pois garante que os módulos possam sempre operar com desempenho máximo, o que é particularmente importante em condições ambientais variáveis.
A otimização do rastreamento MPP por meio de inteligência artificial (IA) melhora a eficiência dos sistemas fotovoltaicos, determinando e ajustando o ponto de potência máxima (MPP) com mais precisão e rapidez. Aqui estão os principais aspectos de como a IA é usada nesta área:
Como funciona o rastreamento MPP
O MPP é o ponto da característica da tensão de eletricidade de um módulo solar em que o desempenho máximo é gerado. Como esse ponto está se movendo constantemente devido a mudanças nos raios do sol, temperatura e outras condições ambientais, o rastreamento MPP deve ser realizado continuamente. Os rastreadores tradicionais de MPP usam algoritmos como "perturbador e observar" ou "condutor incremental" para encontrar o ponto ideal.
Uso de IA no rastreamento de MPP
Ajuste preciso
Os sistemas baseados em IA usam algoritmos como redes neurais ou lógica difusa para determinar com mais precisão o MPP sob condições complexas e altamente flutuantes. Esses métodos podem responder melhor a mudanças rápidas do que os algoritmos tradicionais.
Análise de dados
A IA pode analisar grandes quantidades de dados para reconhecer padrões e fazer previsões sobre o ponto operacional ideal. Isto permite a adaptação dinâmica às mudanças nas condições, como sombreamento ou poluição.
Previsões de desempenho
Ao integrar dados de sensores e previsões meteorológicas, a IA pode prever o desempenho futuro do sistema solar e otimizar as operações de acordo.
Benefícios da otimização MPP baseada em IA
Maior eficiência
Ao determinar o MPP com mais precisão, o rendimento energético pode ser maximizado, o que é particularmente vantajoso para grandes sistemas com condições variáveis.
Perdas reduzidas
A IA ajuda a minimizar perdas de máximos locais, identificando máximos globais e integrando o gerenciamento de sombras.
No geral, a integração da IA no rastreamento MPP ajuda a aumentar a eficiência e a confiabilidade dos sistemas fotovoltaicos, o que é crucial para o fornecimento sustentável de energia.
Adequado para:
A IA pode ajudar a prolongar a vida útil dos sistemas fotovoltaicos
A inteligência artificial (IA) pode estender a vida útil dos sistemas fotovoltaicos de diversas maneiras, principalmente por meio da otimização de estratégias operacionais e manutenção forward-looking .
Estratégias operacionais otimizadas
Personalização individual
Os modelos suportados por IA podem representar o envelhecimento individual de componentes, como inversores. Esses modelos usam dados de testes e sensores de longo prazo para criar gêmeos digitais dos dispositivos. Esses gêmeos ajudam a desenvolver estratégias operacionais personalizadas que ajustam os principais parâmetros de acordo com o envelhecimento, sem comprometer o desempenho.
Manutenção preditiva
Detecção de anomalias
Os sistemas baseados em IA monitorizam continuamente o desempenho dos sistemas e detetam anomalias numa fase inicial. Isso torna possível identificar e resolver possíveis problemas antes que eles levem a grandes interrupções.
Manutenção preditiva
Ao analisar dados em tempo real, a IA pode prever as necessidades de manutenção, minimizando o tempo de inatividade. Isto não só reduz os custos operacionais, mas também prolonga a vida útil dos sistemas.
Gestão eficiente de energia
Otimização energética
A IA ajuda a otimizar o fluxo de energia dentro da planta, adaptando as operações às mudanças nas condições ambientais. Isso maximiza a eficiência e ajuda a prolongar a vida útil.
Através destas medidas, a IA dá um contributo decisivo para melhorar a fiabilidade e a longevidade dos sistemas fotovoltaicos e, assim, aumentar a sua rentabilidade económica.
Adequado para: