Novos painéis solares alimentados por IA oferecem 88% de eficiência energética

Produção de macarons/iStock

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Pesquisadores da Universidade de Tecnologia e Pesquisa de Odisha, na Índia, desenvolveram um modelo alimentado por inteligência artificial (IA) para motores elétricos de corrente contínua (CC) que são alimentados por painéis fotovoltaicos e não precisam ser conectados à rede para carregamento. No futuro, esses motores poderão ser usados ​​em escala industrial ou em eletrodomésticos, ou até mesmo em carros elétricos, informou o IEEE Spectrum.

Os motores elétricos movidos a energia solar oferecem uma maneira de os dispositivos elétricos mudarem para fontes de energia mais limpas e serem independentes da rede. A configuração normalmente requer o uso de uma bateria que pode armazenar o excesso de energia gerada pela célula fotovoltaica e usá-la para alimentar o motor quando a luz solar não estiver disponível.

Os motores CC do mundo real registraram eficiências energéticas de até 80%. No entanto, com uma produção de painéis solares otimizada utilizando IA, os investigadores indianos conseguiram alcançar eficiências tão elevadas como 88 por cento. A equipa também conseguiu melhorar a eficiência ao introduzir um sistema de travagem regenerativa na mistura que permitiu à bateria carregar novamente a partir da energia recuperada da travagem.

Para uma determinada quantidade de irradiação, as células solares podem produzir uma quantidade máxima de energia elétrica, conhecida como ponto de potência máxima. Junto com a luz solar, o ponto de potência máxima também varia de acordo com a temperatura. Portanto, as células solares sempre fornecem uma potência muito menor do que o ponto de potência máxima.

Uma maneira de mudar isso é diminuir a resistência das células solares, o que aumenta a energia gerada. O pesquisador Bismit Mohanty e sua equipe construíram um modelo MATLAB onde treinaram uma rede neural para determinar a resistência das células solares que produziria pontos de potência máxima. A rede neural usou milhares de medições de temperatura e irradiância para chegar ao valor que pode fornecer potência máxima.

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Infelizmente, por ser uma solução de rede neural, não sabemos inteiramente quais critérios foram utilizados para determinar esse número.

Mohanty e sua equipe acabaram de desenvolver um modelo computacional e o próximo passo seria colocá-lo no mundo real e fazer um modelo físico. A abordagem abre caminho ao desenvolvimento de VEs que não necessitam de ser ligados à corrente.

Empresas como a Lightyear também iniciaram a produção de veículos movidos a energia solar. As melhorias na tecnologia podem ajudar no desenvolvimento de carros que não podem ser movidos a energia solar, mas que também atendem aos padrões de desempenho estabelecidos pelos EVs hoje.

Tal como a revolução dos veículos elétricos se estendeu a outras áreas, estes motores elétricos movidos a energia solar também encontrarão aplicações noutras áreas. Em casa, estes poderiam alimentar dispositivos mais simples, como frigoríficos e ventoinhas, enquanto na indústria também poderiam fazer algum trabalho pesado, onde dependemos de combustíveis fósseis.

Os pesquisadores apresentaram suas descobertas na Conferência Internacional sobre Sistemas Inteligentes para Aplicações em Ciências Elétricas de 2023.

Resumo do estudo

A moderna tecnologia de acionamento está avançando significativamente influenciada pelos motores CC sem escovas, também conhecidos como motores BLDC. Um número crescente de indústrias, incluindo eletrodomésticos, setor automobilístico, automação industrial avançada, química e médica, instrumentação e aeroespacial, adotaram-nos devido ao seu rápido aumento em popularidade. Este artigo propõe um estudo detalhado de um motor BLDC alimentado por arranjo solar fotovoltaico (SPV) com um sistema híbrido inteligente de bateria como backup. Uma rede neural artificial (RNA) associada ao rastreamento do ponto de potência máxima (MPPT) é um método que é implementado no sistema solar fotovoltaico para aproveitar a potência máxima do painel SPV durante a irradiância variável que ocorre naturalmente devido ao mau clima. Através de um conversor DC-DC buck-boost, uma transferência automatizada de energia para a bateria é possibilitada por um controle de carga bidirecional. O controle de velocidade do motor BLDC é realizado usando um inversor de fonte de tensão (VSI) que é acionado por pulsos de disparo gerados a partir do processo de comutação elétrica dos sinais Hall do motor. Além disso, o conceito de frenagem regenerativa do motor BLDC é executado para recuperação de energia na bateria que pode ser utilizada no futuro. Todas as análises de desempenho do conjunto fotovoltaico, bateria e motor BLDC são realizadas na plataforma MATLAB/Simulink.