Solaire

Cet article fait partie de notre série exclusive IEEE Journal Watch en partenariat avec IEEE Xplore.

Des chercheurs de l’Université de technologie et de recherche d’Odisha, en Inde, ont développé un modèle de moteur électrique à courant continu alimenté par un générateur photovoltaïque. Le système s'appuie sur l'IA pour optimiser la production du panneau solaire et faire fonctionner le moteur avec une efficacité de 88 % ; les moteurs électriques à courant continu du monde réel ont un rendement de 75 à 80 pour cent. De tels moteurs solaires pourraient un jour être utilisés dans des machines industrielles, des appareils électroménagers et même des voitures électriques.

Bismit Mohanty, l'auteur principal de l'étude, affirme que l'objectif du modèle était d'augmenter l'efficacité globale du système, afin d'obtenir la puissance la plus élevée du moteur pour l'énergie solaire disponible. Les gains d'efficacité proviennent de l'algorithme d'IA, qui optimise la puissance de sortie du panneau solaire, ainsi que du système de freinage régénératif du moteur et d'une batterie qui peut être chargée à la fois à partir du panneau solaire et du système de freinage.

Les cellules solaires ont un point de puissance maximale, qui correspond à la puissance électrique maximale qu'elles fourniront pour une quantité d'irradiation donnée. Le point de puissance maximale fluctue à la fois en fonction de la température et de la lumière du soleil, de sorte que les cellules solaires ne produisent pas toujours la quantité maximale d'énergie. La façon de se rapprocher le plus possible de la puissance maximale consiste à modifier la résistance des cellules solaires, ce qui modifie la quantité d'énergie extraite.

C'est là qu'intervient le modèle d'IA. Dans leur modèle MATLAB/Simulink, Mohanty et ses collègues ont formé un réseau neuronal pour calculer la résistance des cellules solaires qui produirait le rendement maximum, sur la base de milliers de mesures quotidiennes de température et d'irradiation. La technique tire parti des techniques d’IA existantes pour le suivi des points de puissance maximale. Étant donné que le modèle est entraîné à l'aide d'un réseau neuronal, il peut effectuer des prédictions à l'aide de critères complexes, mais ne peut pas transmettre les critères exacts de ces prédictions, fonctionnant davantage comme une boîte noire prédictive.

Selon le modèle, lorsqu'il fait beau, le panneau solaire génère suffisamment d'énergie pour faire fonctionner le moteur, stockant l'énergie excédentaire dans la batterie. Par temps couvert, le moteur fonctionne sur batterie. Le système de freinage régénératif du moteur charge la batterie chaque fois que les freins sont appliqués, transformant ainsi l'énergie cinétique en énergie électrique. L’équipe n’a créé qu’un modèle virtuel, mais la construction d’un modèle physique fonctionnel pourrait constituer une étape future.

Ce modèle de moteur électrique à énergie solaire pourrait être utilisé dans un environnement industriel ou pour des appareils électroménagers, tels que des réfrigérateurs et des ventilateurs. Mohanty dit qu'il espère voir un jour un tel système utilisé dans les véhicules électriques, ce qui éliminerait le besoin de brancher le véhicule électrique sur le réseau électrique principal.

«Maintenant, nous devons recharger le véhicule électrique dans une station ou depuis le domicile», explique Mohanty. "Je veux un véhicule électrique sans charge dans lequel l'énergie provient directement du panneau solaire [du véhicule]."

Les résultats ont été présentés en juillet lors de la Conférence internationale 2023 sur les systèmes intelligents pour les applications en sciences électriques.