L’intelligenza artificiale (AI) ha ricevuto molta attenzione negli ultimi anni, e per una buona ragione; questa tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare quasi ogni settore. Il settore delle energie rinnovabili non fa eccezione. Nel 2021, il World Economic Forum ha pubblicato un documento in cui discute come sfruttare l’intelligenza artificiale per accelerare la transizione verso le energie rinnovabili, coprendo aspetti diversi come governance, progettazione e gestione del rischio.
Meno di due anni dopo, i casi d’uso dell’IA vengono già impiegati efficacemente in molti aspetti della produzione di energia eolica, con risultati promettenti.
L’energia eolica è una delle forme di energia rinnovabile più efficienti e sostenibili e attualmente la fonte di elettricità in più rapida crescita nel mondo. Tuttavia, questa rapida espansione lascia il settore eolico di fronte a sfide significative in termini di efficienza, scalabilità e costi.
L’intelligenza artificiale può aiutare il settore dell’energia eolica ad affrontare queste sfide, offrendo miglioramenti immediati su diversi fronti. E man mano che il settore matura e avanza, l’esplorazione di nuove applicazioni per le tecnologie basate sull’intelligenza artificiale offrirà probabilmente ulteriori percorsi per l’innovazione dell’energia eolica.
In questo articolo esploreremo alcuni dei modi più interessanti in cui gli strumenti basati sull’intelligenza artificiale vengono utilizzati nel settore dell’energia eolica, perché questa tecnologia diventerà probabilmente ancora più integrante nel settore nei prossimi anni e come la tecnologia AI può mantenere i progetti nei tempi e nel budget.
Previsioni meteorologiche e analisi del vento
L’intelligenza artificiale consente un’analisi costante, coerente e quasi istantanea di grandi quantità di dati ambientali, consentendo previsioni accurate e adeguamenti in tempo reale alle condizioni meteorologiche e del vento attuali. Ciò porta a una migliore pianificazione ed efficienza operativa, elimina inutili arresti dovuti a rischi meteorologici o ambientali e riduce il malfunzionamento delle apparecchiature e i danni causati dalle condizioni atmosferiche.
Ottimizzazione della manutenzione
Alcuni fornitori di energia eolica stanno già utilizzando l’intelligenza artificiale per prevedere le esigenze di manutenzione e ottimizzare le prestazioni delle turbine. Monitorando le condizioni del vento e incrociando i dati ambientali con i registri della manutenzione passata, l’intelligenza artificiale può identificare modelli che potrebbero indicare la necessità di manutenzione o riparazione futura. Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per creare un programma ottimizzato, identificando esattamente quando (e con quale frequenza) eseguire la manutenzione.
Monitoraggio e ispezione delle turbine
L’ispezione delle turbine eoliche è un compito fondamentale per garantirne il funzionamento sicuro ed efficiente. Gli strumenti basati sull’intelligenza artificiale possono essere utilizzati per monitorare le prestazioni delle turbine in tempo reale e per automatizzare l’ispezione delle turbine. Se combinati con una potente visione artificiale o una robotica all’avanguardia, questi strumenti spesso rivelano difetti che sono facilmente trascurati dagli ispettori umani, identificando potenziali problemi e fornendo al tempo stesso informazioni approfondite che aumentano l’efficienza operativa.
Gli strumenti basati sull’intelligenza artificiale non solo migliorano la sicurezza delle operazioni delle turbine, ma il loro utilizzo mitiga anche l’esposizione ai rischi causati da apparecchiature guaste, evitando costosi tempi di inattività e garantendo al tempo stesso che le turbine funzionino alla massima efficienza.
Ottimizzazione della produzione dei sistemi eolici
Poiché la generazione di elettricità dall’energia eolica è intermittente, una maggiore integrazione dei sistemi eolici nelle reti elettriche esistenti pone sfide alla flessibilità, alla sicurezza e alla stabilità degli attuali sistemi energetici. L’espansione su larga scala della produzione di energia eolica dipende dal controllo e dal funzionamento ottimizzati delle turbine eoliche e dei sistemi energetici, che, a loro volta, dipendono da analisi e previsioni estremamente accurate del tempo, della velocità del vento e dei loro conseguenti effetti sulla produzione di energia eolica.
Poiché l’uso dell’energia rinnovabile continua ad evolversi ed espandersi (sia in termini letterali, sia come quota della fornitura elettrica globale), previsioni più accurate per la produzione di energia solare ed eolica diventano sempre più cruciali per prevedere la domanda di energia, migliorare i tempi di attività della produzione e potenziare il sistema energetico e le capacità di stoccaggio.
Previsione e programmazione dell’uso dell’energia eolica
L’intelligenza artificiale ha sicuramente un ruolo da svolgere nella distribuzione efficace dell’energia e nella pianificazione dell’utilizzo. La previsione della domanda è un’impresa complessa; se mal eseguito, può innescare blackout energetici, programmi di brownout e/o provocare una riduzione delle energie rinnovabili.
L’intelligenza artificiale è efficace nel rilevare modelli di utilizzo complessi e nel segnalare potenziali preoccupazioni. Attraverso l’analisi dei dati storici sul consumo e sull’utilizzo, gli odierni strumenti di machine learning possono anche prevedere la domanda dei consumatori sia a livello individuale che aggregato.
Secondo studi recenti, l’intelligenza artificiale prevede accuratamente la generazione di energia eolica, la produzione di energia e la domanda di energia e utilizzo, consentendo alle reti intelligenti di immagazzinare e trasmettere energia in modo più sicuro, efficiente e sostenibile. Una maggiore accuratezza dei modelli di previsione supportati dall’intelligenza artificiale e dagli strumenti di apprendimento automatico consente agli operatori di bilanciare metodicamente l’offerta e la domanda sulla rete elettrica, riducendo significativamente il costo della fornitura di energia rinnovabile.
Operazioni remote e offshore
I parchi eolici offshore sono un’importante fonte di energia rinnovabile e il loro funzionamento efficiente è fondamentale per raggiungere gli obiettivi climatici globali. L’intelligenza artificiale può svolgere un ruolo chiave nel monitoraggio remoto dei parchi eolici sia onshore che offshore, garantendo che i luoghi di difficile accesso funzionino senza intoppi.
Se sfruttata per gli scopi sopra descritti, l’intelligenza artificiale riduce la necessità di monitoraggio in loco o di personale per località remote, riducendo significativamente i costi operativi per i parchi eolici offshore. Una migliore efficienza logistica e produttiva massimizza ulteriormente la produzione del sito, aumenta i margini di profitto per la produzione eolica offshore e migliora il monitoraggio della logistica e della fattibilità operativa del sito, qualità fondamentali per la crescita continua e la sostenibilità dell’adozione globale dell’energia eolica.
Uno dei modi meno considerati in cui l’intelligenza artificiale può apportare benefici al settore dell’energia eolica è il processo di ridimensionamento della crescita fisica.
Il costo di costruzione di sistemi di energia eolica e di parchi eolici ha rappresentato un importante ostacolo storico all’adozione diffusa delle energie rinnovabili. Le sfide legate alla posizione e alla geografia abbondano, con i siti onshore e offshore che presentano una serie di ostacoli e variazioni logistiche. L’approccio all’installazione di turbine eoliche integrate nell’edificio si discosta drasticamente dalle migliori pratiche per l’installazione di turbine indipendenti – e ogni progetto arriva anche con una serie di complessità costruttive e ingegneristiche uniche per la sua specifica struttura e ubicazione del sito.
A tutto ciò si aggiunge la necessità di intensi calcoli spaziali e fisici, analisi ambientali ed estetiche, l’uso e l’installazione di attrezzature specializzate e le considerazioni governative e normative uniche che accompagnano la costruzione di infrastrutture di servizi su larga scala – e le complessità coinvolte nella costruzione dei sistemi di energia eolica cominciano ad aumentare i relativi costi.
Le potenti capacità di elaborazione dell’intelligenza artificiale consentono di affrontare queste complessità in modo rapido ed efficiente, riducendo al minimo le spese del progetto, attraverso diversi silos di costi.
Selezione del sito e analisi ambientale
Il posizionamento delle turbine e l’ubicazione dei parchi eolici hanno un impatto notevole sulla generazione e sulla capacità di stoccaggio di questi sistemi di energia rinnovabile. Grazie alla sua innata capacità di valutare e analizzare enormi quantità di dati geografici e ambientali rilevanti, molte aziende stanno già sfruttando l’intelligenza artificiale per identificare i siti con le risorse eoliche e le condizioni più favorevoli, nonché per proteggere terreni e spazi con il miglior accesso alle risorse eoliche esistenti. infrastrutture di rete, per lo sviluppo futuro.
Progettazione generativa e pianificazione precostruzione
La progettazione iterativa basata sull’intelligenza artificiale e la progettazione 4D possono aiutare i fornitori a innovare, generando piani di costruzione dettagliati, programmi, modelli di siti e progetti di apparecchiature “gemelli digitali”, tutti adattati alle condizioni e alle restrizioni specifiche del sito, prima ancora di aprire il terreno.
I modelli virtuali dei parchi eolici proposti possono essere utilizzati per identificare potenziali problemi e ottimizzare la disposizione e l’efficienza delle turbine nella fase di pre-costruzione. Ciò consente di risparmiare tempo e denaro, eliminando potenziali ritardi e costosi adeguamenti al piano del progetto e all’ambito del lavoro. La pianificazione basata sull’intelligenza artificiale riduce inoltre la necessità di personalizzazione e aggiustamento in loco, dopo la costruzione, con una drastica riduzione dei costi.
Ottimizzazione della costruzione dei sistemi eolici
I recenti progressi nel campo dell’intelligenza artificiale hanno introdotto soluzioni in grado di ridurre significativamente i costi di costruzione delle principali infrastrutture; per molti progetti su larga scala e complessi, fino al 30%.
Nello specifico nel settore dell’energia eolica, l’intelligenza artificiale presenta metodi più efficienti per l’ottimizzazione della progettazione, costruzione e installazione di sistemi di turbine eoliche. Ad esempio, GE ha recentemente annunciato che l’uso di strumenti basati sull’intelligenza artificiale per analizzare la logistica di installazione ha portato a una riduzione del 10% delle spese per l’installazione delle turbine eoliche: un risparmio sui costi globali per un totale di 25 miliardi di dollari potenziali nei prossimi 10 anni.
Creazione del progetto e ripristino dell’installazione
Quando la costruzione di infrastrutture per l’energia eolica o l’installazione di turbine va di traverso, i ritardi che ne derivano possono costare milioni di dollari al giorno. Gli strumenti basati sull’intelligenza artificiale per l’ottimizzazione della costruzione possono riallocare risorse preziose per evitare ritardi crescenti, suggerendo opzioni per la risequenziazione di attività, attrezzature o manodopera che fanno avanzare un grande progetto. Con così tanta posta in gioco e così tante parti in movimento, mantenere la progressione è fondamentale: rendere le modifiche alla pianificazione in movimento e il rapido recupero dei progetti supportati dall’intelligenza artificiale sono una risorsa inestimabile.
Utilizzando strumenti di intelligenza artificiale come ALICE Technologies per il recupero dei progetti e l’ottimizzazione della costruzione, i fornitori di energia eolica possono eliminare i ritardi, ridurre al minimo i costi di costruzione e migliorare i tempi di completamento del progetto quando si verificano imprevisti. Aumenteranno inoltre le prestazioni complessive durante l’intero ciclo di vita del progetto, massimizzando la produzione di energia eolica e riducendo al minimo le spese e i rischi operativi.
Per riuscire a raggiungere l’obiettivo globale di raggiungere l’obiettivo zero entro il 2050, il settore delle energie rinnovabili deve eliminare completamente le emissioni. Il New Energy Outlook 2020 di Bloomberg NEF ha sottolineato che entro il 2050, il solare e l’eolico potrebbero fornire il 56% dell’energia globale, con un’energia eolica pari a 4,6 TW. Secondo il PNAS, l’energia eolica potrebbe fornire 5,75 TW – un’enorme metà dell’energia multiuso mondiale – in uno scenario di energia pulita del 2030. Questi scenari sono possibili nel quadro delle politiche e degli orientamenti normativi attualmente in atto, senza ulteriore supporto politico. Questa è una solida testimonianza del fatto che l’economia dello stoccaggio e dei sistemi di energia rinnovabile si è evoluta fino a diventare un motore significativo della sostenibilità energetica globale e degli sforzi di decarbonizzazione, anche senza una solida fissazione del prezzo del carbonio o obiettivi unificati di zero emissioni.
Nel complesso, l’intelligenza artificiale rappresenta una grande promessa per quanto riguarda la riduzione dei costi di costruzione di sistemi e parchi eolici, l’aiuto a riportare i progetti sulla buona strada e a mantenerli in essere, e a sostenere l’industria mentre espande la sua portata globale nella produzione di energia sostenibile. Poiché queste tecnologie continuano a svilupparsi, ci si può aspettare ulteriore innovazione, introducendo ulteriori miglioramenti vantaggiosi per il settore dell’energia eolica e la sua continua evoluzione verso un futuro sostenibile.
Fonte: AI Applications in Wind-Energy Systems | Wind Systems Magazine
