Il ruolo dell’AI nelle energie rinnovabili

È ormai ufficiale da anni: l’energia rinnovabile è essenziale per il futuro del nostro pianeta e per fortuna il ruolo dell’AI si sta dimostrando fondamentale per accelerare la transizione energetica.

La presenza dell’Intelligenza Artificiale nelle energie rinnovabili si può trovare infatti moltissimi aspetti. Grazie all’analisi dei dati e all’apprendimento automatico è in gradi di fare previsioni che portano vantaggi chiave come

• ottimizzare la produzione per aumentarne l’incentivo
• prevedere i guasti per ridurre i costi
• realizzare la smart grid per integrare maggiormente le rinnovabili

Ottimizzare la produzione di energia rinnovabile grazie all’AI

Uno dei vantaggi più significativi dell’integrazione dell’AI nei sistemi di energia rinnovabile è l’ottimizzazione, campo in cui la tecnologia ci ha portato a nuovi livelli di eccellenza.

Gli algoritmi di intelligenza artificiale sono infatti in grado infatti di analizzare grandi quantità di dati provenienti dalle fonti di energia rinnovabile, come il sole, il vento o i flussi d’acqua. Con questi dati, uniti a quelli storici, le AI riescono a prevedere con incredibile precisione – benchè mai perfetta – il futuro, e conoscere il futuro è da sempre di grande valore.

Leggi: l’AI spiegata semplice

Energia Solare

La soluzione precedente erano algoritmi tradizionali in grado di seguire il sole, ma conoscendo i dati sul meteo e analizzando la temperatura dei pannelli solari, che oltre una certa soglia ne diminuisce l’efficienza, si può ottimizzare ancor di più l’angolo di inclinazione dei pannelli fotovoltaici mobili nel corso della giornata per ottenere la massima produzione di energia possibile.

Energia Eolica

Analizzando i complessi comportamenti dell’aria nelle zone circostanti, gli algoritmi di AI sono molto più efficaci nel prevedere la velocità del vento e regolare l’angolo di inclinazione delle turbine per massimizzare la produzione di energia eolica e ridurre al minimo la resistenza.

Energia Idroelettrica

Le centrali idroelettriche generano elettricità dall’acqua che scorre attraverso delle turbine, dove maggiore è la resistenza delle turbine, maggiore è la produzione energetica, ma c’è un grande ma…

Se infatti la pressione dell’acqua è sbilanciata rispetto alla resistenza, il flusso si interrompe e l’energia prodotta è minore.

Grazie all’AI si possono analizzare in tempo reale la pressione e velocità del flusso per modificare di conseguenza la resistenza e massimizzare la produzione energetica.

In più, l’Intelligenza Artificiale permette di prevedere con maggior precisione l’andamento dei flussi d’acqua, l’andamento delle precipitazioni e il tasso di scioglimento delle nevi, così da aumentare la produzione energetica anticipata riducendo i rischi di sovraccarico delle dighe.

Manutenzione predittiva e rilevamento dei guasti con l’AI

Che si tratti poi di turbine eoliche, idreoelettriche, o di pannelli solari, la manutenzione è un costo importante e l’intervento in caso di guasti una perdita non indifferente.

Anche in questo caso l’equilibrio tra una manutenzione preventiva, che riduce i guasti ma costa di più, e una reattiva, che riduce i costi nel breve termine ma aumenta quelli di risoluzione dei problemi, è da sempre difficile da trovare.

Analizzando i dati di svariati sensori in tempo reale e utilizzando algoritmi di apprendimento automatico addestrati su dati storici, le AI sono in grado di prevedere il futuro con grande precisione.

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Riescono infatti a rilevare i guasti prima che diventino problemi seri, portando quindi ad una manutenzione mirata ed economica, che riduce i tempi di inattività anticipando i problemi prima che si verifichino.

Questo approccio viene chiamato manutenzione predittiva ed è opposto ai modelli alternativi di manutenzione preventiva o reattiva menzionati prima.

L’AI per la smart grid

Uno dei problemi principali delle fonti di energia rinnovabile è la loro intermittenza. Non c’è sempre il sole, il vento cambia direzione e intensità, e i periodi di siccità sono in aumento.

Dall’altra la rete elettrica ha bisogno di un costante equilibrio tra domanda e offerta, tra produzione e consumo, e per questo le fonti fossili si sono sempre dimostrate efficaci.

Per venir meno a questo problema con le energie rinnovabili, è essenziale immagazzinare l’energia in eccesso in batterie di varia natura, da quelle industriali alle batterie domestiche, fino alle batterie delle auto elettriche ormai sempre più diffuse. 

Utilizzando più sistemi di accumulo si ottimizza la produzione di batterie e la distribuzione di energia – che ha degli sprechi fisiologici con la distanza. L’energia generata durante i periodi di picco della produzione può essere infatti immagazzinata localmente e riutilizzata sempre localmente nei periodi con produzione minore. Un’alternativa decisamente migliore allo spreco.

Questa soluzione porta però ad ulteriore complessità, specialmente con una produzione rinnovabile e uno stoccaggio di energia sempre più distribuiti e capillari.

L’uso di algoritmi di intelligenza artificiale aiuta a gestire ancora una volta un equilibrio complesso in modo più efficiente, prevedendo i divari tra domanda e offerta sulla base di dati storici e modelli meteorologici. Queste informazioni possono essere poi utilizzate per ottimizzare lo stoccaggio locale e la distribuzione di energia rinnovabile.

All’interno delle singole batterie poi, l’utilizzo di AI per la gestione in tempo reale di parametri interni come voltaggio, temperatura e carico, ne garantisce una maggiore efficienza e longevità.

Sfide e opportunità dell’AI nelle energie rinnovabili

L’AI sembra la promessa del settore energetico, il più fondamentale per ogni evoluzione, ma molte sono anche le sfide. 

Nonostante l’Italia abbia infatti una delle reti elettriche più evolute del mondo, anche la nostra non è pronta a questi cambiamenti. I sistemi di accumulo scarseggiano e l’implementazione di sistemi di raccolte dati richiederà tempo e denaro.

Ricordiamoci poi che il successo di qualsiasi AI dipende dall’accuratezza dei dati, altro impegno che bisognerà aggiungere nella realizzazione di queste soluzioni.

Tuttavia, e non va dimenticato, questa transizione è tanto essenziale quanto inevitabile e le opportunità offerte da questa tecnologia sono immense. Con continui investimenti in ricerca e sviluppo, possiamo aspettarci l’emergere di ulteriori innovazioni, magari generate dalle stesse intelligenze artificiali, che ci aiuteranno ad affrontare il cambiamento climatico e invertire il trend di temperatura a cui stiamo andando in contro.