Solar

Este artigo faz parte de nossa série exclusiva IEEE Journal Watch em parceria com IEEE Xplore.

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia e Pesquisa de Odisha, na Índia, desenvolveram um modelo para um motor elétrico de corrente contínua alimentado por um conjunto fotovoltaico. O sistema depende de IA para otimizar a produção do painel solar e operar o motor com eficiência de 88%; os motores elétricos DC do mundo real têm eficiências de 75 a 80 por cento. Esses motores movidos a energia solar poderão algum dia ser usados ​​em máquinas industriais, eletrodomésticos e até carros elétricos.

Bismit Mohanty, principal autor do estudo, diz que o foco do modelo foi aumentar a eficiência geral do sistema, para obter o maior rendimento do motor para a energia solar disponível. Os ganhos de eficiência vêm do algoritmo de IA, que otimiza a produção de energia do painel solar, bem como do sistema de frenagem regenerativa do motor e de uma bateria que pode ser carregada tanto pelo painel solar quanto pelo sistema de frenagem.

As células solares têm um ponto de potência máxima, que é a potência elétrica máxima que fornecerão para uma determinada quantidade de irradiação. O ponto de potência máxima flutua com a temperatura e a luz solar e, portanto, as células solares nem sempre produzem a quantidade máxima de energia. A maneira de chegar o mais próximo possível da produção máxima é alterando a resistência das células solares, o que altera a quantidade de energia extraída.

É aí que entra o modelo de IA. Em seu modelo MATLAB/Simulink, Mohanty e seus colegas treinaram uma rede neural para calcular a resistência da célula solar que produziria a produção máxima, com base em milhares de medições diárias de temperatura e irradiância. A técnica aproveita as técnicas de IA existentes para rastreamento do ponto de potência máximo. Como o modelo é treinado usando uma rede neural, ele pode fazer previsões usando critérios complexos, mas não consegue transmitir os critérios exatos para essas previsões, funcionando mais como uma caixa preta preditiva.

Segundo o modelo, quando faz sol, o painel solar gera energia suficiente para operar o motor, armazenando o excesso de energia na bateria. Quando está nublado, o motor funciona sem bateria. O sistema de frenagem regenerativa do motor carrega a bateria sempre que os freios são acionados, transformando energia cinética em energia elétrica. A equipe criou apenas um modelo virtual, mas construir um modelo físico funcional pode ser um passo futuro.

Esse modelo de motor elétrico movido a energia solar pode ser utilizado em ambiente industrial ou em eletrodomésticos, como geladeiras e ventiladores. Mohanty diz que espera algum dia ver tal sistema usado em veículos elétricos, o que eliminaria a necessidade de conectar o VE à rede elétrica principal.

“Agora temos que carregar o veículo elétrico numa estação ou em casa”, diz Mohanty. “Quero um veículo elétrico gratuito em que a energia seja obtida diretamente do painel solar [no veículo].”

As descobertas foram apresentadas em julho na Conferência Internacional sobre Sistemas Inteligentes para Aplicações em Ciências Elétricas de 2023.