Solar

Este artículo es parte de nuestra serie exclusiva IEEE Journal Watch en asociación con IEEE Xplore.

Investigadores de la Universidad de Tecnología e Investigación de Odisha, en India, han desarrollado un modelo para un motor eléctrico de corriente continua impulsado por una matriz fotovoltaica. El sistema se basa en IA para optimizar la producción del panel solar y operar el motor con una eficiencia del 88 por ciento; Los motores eléctricos de CC del mundo real tienen eficiencias del 75 al 80 por ciento. Estos motores alimentados por energía solar algún día podrían utilizarse en máquinas industriales, electrodomésticos e incluso coches eléctricos.

Bismit Mohanty, el autor principal del estudio, dice que el objetivo del modelo era aumentar la eficiencia general del sistema, para obtener la mayor potencia del motor para la energía solar disponible. Las ganancias de eficiencia provienen del algoritmo de IA, que optimiza la producción de energía del panel solar, así como del sistema de frenado regenerativo del motor y una batería que se puede cargar tanto desde el panel solar como desde el sistema de frenado.

Las células solares tienen un punto de máxima potencia, que es la potencia eléctrica máxima que entregarán para una determinada cantidad de irradiación. El punto de máxima potencia fluctúa tanto con la temperatura como con la luz solar, por lo que las células solares no siempre producen la máxima cantidad de energía. La forma de acercarse lo más posible a la producción máxima es cambiando la resistencia de las células solares, lo que cambia la cantidad de energía que se extrae.

Ahí es donde entra en juego el modelo de IA. En su modelo MATLAB/Simulink, Mohanty y sus colegas entrenaron una red neuronal para calcular la resistencia de la célula solar que produciría el máximo rendimiento, basándose en miles de mediciones diarias de temperatura e irradiancia. La técnica aprovecha las técnicas de IA existentes para el seguimiento del punto de máxima potencia. Debido a que el modelo está entrenado usando una red neuronal, puede hacer predicciones usando criterios complejos pero no puede transmitir los criterios exactos para esas predicciones, operando más como una caja negra predictiva.

Según el modelo, cuando hace sol, el panel solar genera suficiente energía para operar el motor, almacenando el exceso de energía en la batería. Cuando está nublado, el motor se queda sin batería. El sistema de frenado regenerativo del motor carga la batería cada vez que se aplican los frenos, convirtiendo la energía cinética en energía eléctrica. El equipo creó sólo un modelo virtual, pero construir un modelo físico funcional podría ser un paso futuro.

Este modelo de motor eléctrico alimentado por energía solar podría usarse en un entorno industrial o para electrodomésticos, como refrigeradores y ventiladores. Mohanty dice que espera que algún día se utilice un sistema de este tipo en vehículos eléctricos, lo que eliminaría la necesidad de enchufar el vehículo eléctrico a la red eléctrica principal.

“Ahora tenemos que cargar el vehículo eléctrico en una estación o desde casa”, afirma Mohanty. "Quiero un vehículo eléctrico sin carga en el que la energía se obtenga directamente de los paneles solares [del vehículo]".

Los hallazgos se presentaron en julio en la Conferencia Internacional de 2023 sobre Sistemas Inteligentes para Aplicaciones en Ciencias Eléctricas.