Новые солнечные панели с искусственным интеллектом обеспечивают энергоэффективность 88%

Производство макарон/iStock

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Исследователи из Технологического и исследовательского университета Одиши в Индии разработали модель электродвигателей постоянного тока (DC) с искусственным интеллектом, которые питаются от фотоэлектрических батарей и не требуют подключения к сети для зарядки. В будущем такие двигатели можно будет использовать в промышленных масштабах, в бытовой технике или даже в электромобилях, сообщает IEEE Spectrum.

Электродвигатели на солнечной энергии позволяют электрическим устройствам переключаться на более чистые источники энергии и быть независимыми от сети. Установка обычно требует использования батареи, которая может хранить избыточную энергию, генерируемую фотоэлектрическим элементом, и использовать ее для питания двигателя, когда солнечный свет недоступен.

Реальные двигатели постоянного тока имеют энергоэффективность, достигающую 80 процентов. Однако благодаря оптимизации мощности солнечных батарей с помощью искусственного интеллекта индийские исследователи сумели достичь эффективности, достигающей 88 процентов. Команде также удалось повысить эффективность за счет внедрения системы рекуперативного торможения, которая позволяла аккумулятору снова заряжаться за счет энергии, полученной при торможении.

При заданном количестве облучения солнечные элементы могут производить максимальное количество электроэнергии, называемое точкой максимальной мощности. Наряду с солнечным светом максимальная мощность также зависит от температуры. Следовательно, солнечные элементы всегда обеспечивают гораздо меньшую мощность, чем точка максимальной мощности.

Один из способов изменить это — снизить сопротивление солнечных элементов, что увеличивает генерируемую мощность. Исследователь Бисмит Моханти и его команда создали модель MATLAB, в которой они обучили нейронную сеть определять сопротивление солнечных элементов, которое обеспечит максимальную мощность. Нейронная сеть использовала тысячи измерений температуры и освещенности, чтобы получить цифру, которая может обеспечить максимальную выходную мощность.

Тиннапоб/iStock

К сожалению, будучи нейросетевым решением, мы не до конца знаем, какие критерии использовались для определения этого числа.

Моханти и его команда пока только разработали компьютерную модель, и следующим шагом будет внедрение ее в реальный мир и создание физической модели. Этот подход действительно открывает путь к разработке электромобилей, которые вообще не нужно подключать к сети.

Такие компании, как Lightyear, также начали производство автомобилей на солнечных батареях. Улучшения в технологиях могут помочь в разработке автомобилей, которые не смогут работать на солнечной энергии, но при этом будут соответствовать стандартам производительности, установленным сегодня для электромобилей.

Подобно тому, как революция электромобилей распространилась на другие области, эти электродвигатели на солнечной энергии также найдут применение в других областях. Дома они могли бы питать более простые устройства, такие как холодильники и вентиляторы, тогда как в промышленности они также могли бы выполнять тяжелую работу, где мы полагаемся на ископаемое топливо.

Исследователи представили свои результаты на Международной конференции по интеллектуальным системам для приложений в электротехнике 2023 года.

Исследование Аннотация

Современные приводные технологии развиваются под влиянием бесщеточных двигателей постоянного тока, также известных как двигатели BLDC. Все большее число отраслей, включая бытовую технику, автомобильный сектор, передовую промышленную автоматизацию, химическую и медицинскую, приборостроительную и аэрокосмическую промышленность, используют их из-за быстрого роста их популярности. В этой статье предлагается подробное исследование двигателя BLDC, питаемого от солнечной фотоэлектрической батареи (SPV) с интеллектуальной гибридной системой аккумуляторов в качестве резервной системы. Искусственная нейронная сеть (ИНС), связанная с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT), представляет собой метод, который реализован в солнечной фотоэлектрической системе для использования максимальной мощности от панели SPV во время переменной освещенности, которая естественным образом возникает из-за плохого климата. Благодаря повышающе-понижающему преобразователю постоянного тока автоматическая передача энергии для аккумулятора становится возможной благодаря двунаправленному управлению зарядкой. Управление скоростью двигателя BLDC осуществляется с помощью инвертора источника напряжения (VSI), который возбуждается стробирующими импульсами, генерируемыми в процессе электрической коммутации сигналов Холла двигателя. Кроме того, реализована концепция рекуперативного торможения двигателя BLDC для восстановления энергии в аккумуляторе, которую можно использовать в будущем. Весь анализ производительности фотоэлектрической батареи, батареи и двигателя BLDC выполняется на платформе MATLAB/Simulink.