Pesquisadores do Centro de Formação de Materiais da Universidade PLS em Sophia Antipolis, França, propuseram uma estrutura de tomada de decisão numérica para proteção de painéis solares contra condições climáticas extremas.
O artigo de pesquisa “Combining machine learning and computational fluid dynamics for solar panel tilt angle optimization in extreme winds”, disponível no periódico Physics of Fluids, diz que atualmente não há uma prática recomendada sobre como armazenar painéis solares em condições de vento forte.
Os métodos tradicionais para proteger painéis solares contra ventos fortes geralmente incluem painéis entrando em uma posição de armazenamento presumivelmente segura paralela ao solo quando uma determinada velocidade do vento é atingida. Embora isso tenha se mostrado eficaz em alguns casos, os painéis perdem energia nessa posição e geralmente não são protegidos contra as velocidades mais altas do vento.
A nova estrutura da equipe foi projetada para recomendar uma posição de armazenamento que aproveite o uso crescente de rastreadores solares e permita que os painéis definam um ângulo ideal em relação ao sol para continuar maximizando a produção de energia.
A estrutura combina simulações avançadas de vento com aprendizado de máquina para otimizar ângulos individuais de painéis solares sob ventos fortes. “Ao misturar dinâmica avançada de fluidos e inteligência artificial, vimos uma oportunidade de abordar os riscos de danos causados pelo vento de forma inovadora e contribuir para a resiliência dos sistemas de energia renovável”, disse Elie Hachem, autor do relatório.
Ao contrário dos métodos anteriores desenvolvidos para proteção de painéis, a nova estrutura trata os painéis como tomadores de decisão independentes e identifica soluções baseadas em dados para reduzir o estresse e superar as proteções atuais. “É como ensinar os painéis a dançar com o vento, minimizando os danos e protegendo a produção de energia durante altas velocidades do vento”, acrescentou Hachem.
A equipe de pesquisa conduziu uma série de experimentos testando sua estrutura contra diferentes causas potenciais de quebra, incluindo rasgos, vibrações e fadiga.
Eles descobriram que sua abordagem proposta minimizou os esforços aerodinâmicos em arranjos bidimensionais e tridimensionais de seis painéis montados no solo sob uma velocidade de vento incidente de 50 km/h. Também foi descoberto que superou as práticas de salvaguarda de linha de base consideradas na literatura incluída no artigo de pesquisa em várias dezenas por cento.
“Isso dá esperança de que, ao interagir com seu ambiente de dinâmica de fluidos computacional de forma tentativa e erro, um agente de aprendizado por reforço profundo pode aprender soluções inesperadas para esse problema complexo de tomada de decisão e chegar a soluções inovadoras e viáveis, capazes de gerenciar ativos solares em escala de utilidade durante eventos de ventos fortes, ao mesmo tempo em que complementa com eficiência a intuição de engenharia e a experiência prática”, dizem os pesquisadores.
Eles acrescentam que a estrutura desafia as práticas tradicionais de engenharia e oferece uma solução escalável para aumentar a resiliência no mundo real.
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