Solare

Questo articolo fa parte della nostra esclusiva serie IEEE Journal Watch in collaborazione con IEEE Xplore.

I ricercatori dell’Odisha University of Technology and Research, in India, hanno sviluppato un modello per un motore elettrico a corrente continua alimentato da un impianto fotovoltaico. Il sistema si basa sull'intelligenza artificiale per ottimizzare la potenza del pannello solare e far funzionare il motore con un'efficienza dell'88%; i motori elettrici CC del mondo reale hanno un'efficienza compresa tra il 75 e l'80%. Tali motori a energia solare potrebbero un giorno essere utilizzati in macchine industriali, elettrodomestici e persino auto elettriche.

Bismit Mohanty, l'autore principale dello studio, afferma che l'obiettivo del modello era aumentare l'efficienza complessiva del sistema, per ottenere la massima potenza del motore per l'energia solare disponibile. I miglioramenti in termini di efficienza provengono dall’algoritmo AI, che ottimizza la potenza in uscita dal pannello solare, nonché dal sistema di frenata rigenerativa del motore e da una batteria che può essere caricata sia dal pannello solare che dal sistema frenante.

Le celle solari hanno un punto di massima potenza, che è la massima potenza elettrica che forniranno per una determinata quantità di irradiazione. Il punto di massima potenza fluttua sia con la temperatura che con la luce solare, quindi le celle solari non sempre producono la massima quantità di energia. Il modo per avvicinarsi il più possibile alla potenza massima è modificare la resistenza delle celle solari, che modifica la quantità di energia estratta.

È qui che entra in gioco il modello AI. Nel loro modello MATLAB/Simulink, Mohanty e i suoi colleghi hanno addestrato una rete neurale per calcolare la resistenza della cella solare che avrebbe prodotto il massimo rendimento, sulla base di migliaia di misurazioni giornaliere di temperatura e irraggiamento. La tecnica sfrutta le tecniche di intelligenza artificiale esistenti per il monitoraggio del punto di massima potenza. Poiché il modello viene addestrato utilizzando una rete neurale, può fare previsioni utilizzando criteri complessi ma non può trasmettere i criteri esatti per tali previsioni, funzionando più come una scatola nera predittiva.

Secondo il modello, quando c'è il sole, il pannello solare genera energia sufficiente per far funzionare il motore, immagazzinando l'energia in eccesso nella batteria. Quando è nuvoloso, il motore funziona a batteria. Il sistema di frenata rigenerativa del motore carica la batteria ogni volta che vengono applicati i freni, trasformando l'energia cinetica in energia elettrica. Il team ha creato solo un modello virtuale, ma la costruzione di un modello fisico funzionante potrebbe essere un passo futuro.

Questo modello di motore elettrico ad energia solare potrebbe essere utilizzato in un ambiente industriale o per elettrodomestici, come frigoriferi e ventilatori. Mohanty spera di vedere un giorno un sistema del genere utilizzato nei veicoli elettrici, che eliminerebbe la necessità di collegare il veicolo elettrico alla rete elettrica principale.

"Ora dobbiamo caricare il veicolo elettrico presso una stazione o da casa", afferma Mohanty. “Voglio un veicolo elettrico senza carica in cui l’energia venga prelevata direttamente dal pannello solare [sul veicolo].”

I risultati sono stati presentati a luglio alla Conferenza internazionale del 2023 sui sistemi intelligenti per applicazioni nelle scienze elettriche.