Государства все чаще стали обращаться к зеленой энергетике, чтобы уменьшить зависимость от ископаемого топлива. По прогнозам Международного энергетического агентства, к 2025 году такие энергосистемы смогут вытеснить один из основных источников энергии — уголь. Для ускорения этого процесса, в частности, используется ИИ. «РБК Тренды» рассказывают про стартапы, которые применяют алгоритмы для более эффективного использования возобновляемых источников энергии.
Прогноз движения облаков
Оператор национальной электрической сети Великобритании (ESO) и некоммерческая организация Open Climate Fix используют ИИ для составления детальных прогнозов погоды. С его помощью эксперты точно прогнозируют, как много удастся получить энергии в зависимости от того, сколько будет солнечного света.
ИИ-модель Open Climate Fix обучалась на спутниковых данных, полученных с пятиминутным интервалом в Европе, на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Дополнительные источники информации — многолетние почасовые прогнозы погоды, топографические карты, информация о времени суток и положении Солнца на небе, показания в реальном времени с солнечных панелей по всей Великобритании. Промежуточные итоги внедрения ИИ выявили, что количество ошибок в прогнозах уменьшилось на 15–20%. Также Open Climate Fix запустил проект под названием Quartz Solar AI Nowcasting. Он направлен на предсказывание траекторий движения облаков на четыре часа вперед. Quartz Solar AI Nowcasting анализирует исторические спутниковые изображения и данные о погоде, чтбы выявить закономерности движения и трансформации облаков.
Эти проекты очень важны для энергосистемы Великобритании, поскольку в стране не слишком много солнечных дней. Страна также подвержена осадкам, а Глазго, Лондон и Манчестер — одни из самых облачных городов Европы. В этих мегаполисах количество солнечных часов пв год примерно равно1,4 тыс. — меньше половины, чем, например, в Лос-Анджелесе. Поэтому отсутствие точных прогнозов погоды и движения облаков мешает эффективному использованию солнечной энергии. При туманне и во время дождя оператор национальной электрической сети Великобритании не полагается на солнечные батареи, а включает в работу электростанции на ископаемом топливе.
Анализ спроса и предложения
Индийская энергетическая компания Husk Power Systems проектирует, строит и владеет независимыми гибридными мини-сетями. Эти сети работают на сочетании солнечной энергии, энергии из рисовой шелухи, переработанной на биогаз, и генераторов с дизельным топливом. Благодаря Husk Power Systems у домохозяйств, медицинских клиник, общеобразовательных учреждений и коммерческих предприятий в отдаленных сельских районах Индии и Нигерии появилась возможность пользоваться электричеством.
Гибридные установки Husk обеспечивают лей дешевой энергией, когда светит Солнце, и переключается на генераторы ночью и в пасмурные дни. Рисовую шелуху для Husk поставляют сельскохозяйственные предприятия. Раньше ее закапывали в землю, где она гнила, вырабатывая метан. При сжигании 50 кг рисовой шелухи в час можно получить 32 кВт энергии, ее достаточно для обеспечения 500 сельских домов.
Мини-сети Husk стали более автоматизированными после внедрения искусственного интеллекта и Интернета вещей (loT). Сейчас Husk использует ИИ для мониторинга спроса и предложения. Теперь в компании могут не только прогнозировать, сколько энергии понадобится домохозяйству или кому-то другому, но и производить ее в нужном количестве. Как пояснили в Husk, самое сложное в процессе внедрения был сбор данных. В начале Husk установили loT-устройства на каждом своем объекте для получения необходимой информации: измерение температуры, объем выработки и потребление энергии в зависимости от времени суток. Затем эти сведения использовались для обучения модели ИИ.
После появления ИИ точность прогноза спроса и предложения составила 75%. Внедрение технологий искусственного интеллекта позволило уменьшить стоимость доставки энергии конечным потребителям, следить за работой мини-сетей в режиме реального времени и оперативно реагировать на перебои в работе системы.
В течение пяти лет Husk планирует развернуть не менее 500 мини-сетей в Нигерии. Как отметили в компании, около 90 млн человек из 210 млн в стране живут без электричества. Также Husk Power Systems вовлечена в социальные программы. Местные жители, которые работают на компанию, ответственны за обслуживание установок и предотвращение кражи электроэнергии. Кроме того, Husk Power Systems продает электролампочки и продукты первой необходимости через свою сеть и производит ароматические палочки.
Профилактика солнечных электростанций
Программное обеспечение (SmartHelio швейцарского стартапа удаленно диагностирует проблемы солнечных электростанций, прогнозирует неисправности и предоставляет решения для повышения производительности и срока службы солнечных батарей.
Разработкой SmartHelio занималась команда экспертов по климату, физике и обработке данных. В SmartHelio объяснили, что большинство решений по мониторингу неисправностей, доступных на рынке, сосредоточены на сборе и представлении данных, но не составляют прогнозов. В результате неисправности не обнаруживаются до тех пор, пока производительность установки заметно не ухудшится или та вообще не перестанет работать. Это влияет на их экономическую эффективность, а также приводит к дополнительным расходам.
Чтобы заполнить этот пробел, SmartHelio разработала программное обеспечение на базе ИИ, способное анализировать деятельность любой существующей солнечной электростанции. SmartHelio считывает данные в режиме реального времени (сила тока, напряжение, температура) от солнечных электростанций, собирает данные из сторонних источников (спутники, метеостанции и т. д.) и запускает алгоритмы для автоматического обнаружения неисправностей. ПО можно синхронизировать с любой платформой. ИИ проанализирует полученные от солнечной электростанции данные. Как только информация будет собрана, программа создаст виртуальную модель объекта (цифрового двойника) в течение нескольких минут, а затем предоставит отчет о его работе. В случае обнаружения уязвимых мест или перебоев группа технического обслуживания получит оповещения и примет меры.
Поиск мест для установки волновых электростанций
Американская компания Hydronalix Inc. разрабатывает автономное устройство Sea Remote Controlled Hydrographic Explorer and Recorder (SEARCHER) для поиска оптимальных локаций для установки волновых электростанций. Такие станции обычно располагаются в воде для получения электроэнергии от кинетической энергии волн.
SEARCHER предназначен для изучения биоиндикаторов. Биоиндикаторы — живые организмы, присутствие которых сигнализирует о здоровье экосистемы. Команда применяет ИИ для того, чтобы обучить систему SEARCHER находить и наносить на карту места расположения плоских морских ежей — «песчаных долларов». ИИ обрабатывает информацию, полученную с камер и датчиков с автономного устройства SEARCHER. Алгоритмы считают плоских морских ежей, отслеживают передвижения и даже отличают их от других живых организмов.
Согласно исследованиям, распределение плоских морских ежей связано с уровнем энергии волн. «Песчаные доллары» выбирают места с высокой волновой энергией на дне океана, чтобы обеспечить себе больше возможностей для поиска пропитания. Ученые считают, что установка волновых электростанций может изменить количество энергии волн, достигающих морского дна, что приведет к миграции «песчаных долларов». А анализ распределения плоских морских ежей до и после установки объекта укажет, произошло ли снижение энергии.
Океан покрывает 70% территории Земли, но данных об этом ресурсе мало, объясняют ученые Университета Делавэра, занимающиеся обучением SEARCHER. Между тем, сбор полевой информации — дорогостоящий и трудоемкий процесс. Лучшее понимание дна океана даст объяснение всему: от того, как и где развиваются штормы, до того, как изменение климата повлияет на различные регионы.
