Energia rinnovabile da fonte solare e tecnologie AI: gli USA puntano forte sulla ricerca

Gli Stati Uniti hanno deciso di investire 130 milioni di dollari per finanziare progetti di ricerca e sviluppo nell’ambito dell’energia rinnovabile da fonte solare. L’intelligenza artificiale figura in una parte dei progetti, dove l’innovazione tecnologica è la vera protagonista.

TAKEAWAY

  • Il DOE – Department of Energy statunitense ha ufficializzato lo stanziamento di 130 milioni di dollari per finanziare 67 progetti di ricerca dedicati a migliorare tecnologicamente e non solo le soluzioni dedicate all’energia solare, come fotovoltaico e CSP.
  • Gli USA vogliono fare crescere la quota di solare ed eolico nel mix energetico, che oggi conta meno del 4%.
  • Tra i progetti di ricerca diversi sono quelli che impiegano AI, Machine Learning e anche Deep Learning per migliorare prestazioni e durata della vita utile degli impianti nonché creare maggiore consapevolezza della produzione energetica da solare.

E se l’energia rinnovabile da fonte solare, negli USA, raggiungesse la doppia cifra sotto la spinta delle tecnologie che fanno capo all’ambito di studi dell’intelligenza artificiale? A credere nella possibilità di sviluppare le potenzialità e la quantità di energia solare, oltre che dall’eolico, è il Dipartimento dell’Energia (DOE) degli Stati Uniti, che ha ufficializzato lo stanziamento di 130 milioni di dollari per finanziare iniziative di ricerca e sviluppo sul fotovoltaico e non solo.

Una parte dei progetti vede l’impiego massiccio dell’AI, sotto forma anche di Machine Learning e Deep Learning. Ma l’innovazione tecnologica permea tutti questi progetti. Dall’utilizzo dei robot alla blockchain, dalle combinazioni ibride di produzione energetica, sono molte le prospettive aperte e le Università e Centri R&D USA implicati nello sviluppo delle tecnologie per l’energia rinnovabile del futuro.

Energia rinnovabile da fonte solare negli USA: in forte crescita, ma ancora marginale

Occorre partire dal peso specifico dell’energia rinnovabile da fonte solare nel mix energetico degli Stati Uniti.  Secondo quanto riportato dalla SEIA – Solar Energy Industry Association questa fonte rinnovabile vive un vero e proprio boom. Da una ricerca svolta in collaborazione insieme a Wood Mackenzie Power & Renewables, si evidenzia una crescita diversificata e sostenuta del solare in tutti gli States.

Solo nell’ultimo decennio, il fotovoltaico – e il solare nel suo complesso – ha registrato un tasso di crescita medio annuo del 49%. Grazie a forti politiche federali come il credito d’imposta per gli investimenti solari, al rapido calo dei costi e alla crescente domanda di elettricità pulita da parte del settore pubblico e privato, oggi ci sono più di 85 GW di capacità solare installata a livello nazionale.

Nel 2019, l’industria solare ha generato 18,7 miliardi di dollari di investimenti nell’economia americana. Alla fine dello scorso anno erano quasi 250mila gli americani che lavoravano in 10mila aziende specializzate nel solare. Tuttavia, l’energia rinnovabile da fonte solare e da fonte eolica ha ancora un ruolo marginale nel mix energetico nazionale.

Stando agli ultimi dati utili, queste fonti rappresentavano meno del 4% di tutta l’energia utilizzata negli Stati Uniti (dati 2018, anno completo più recente per il quale sono disponibili i dati). Nel 2018, questi “combustibili fossili” hanno alimentato circa l’80% del fabbisogno energetico della nazione.

energia rinnovabile fonte solare USA
Energia rinnovabile da fonte solare: gli impianti complessivi installati negli USA (Fonte: SEIA/Wood Mackenzie Power & Renewables U.S. Solar Market Insight 2020 Q4).

Energia rinnovabile da fonte solare e AI: 130 milioni per stimolare la ricerca

Da qui occorre partire per comprendere perché il DOE – per volontà del Governo USA – abbia deciso di stimolare la crescita del solare e far progredire il complesso tecnologico. 

Il Dipartimento finanzierà 67 progetti di ricerca in 30 Stati che intendono ridurre il costo del fotovoltaico e del solare termodinamico, aumentando la competitività produttiva degli Stati Uniti e migliorando l’affidabilità della rete elettrica USA.

Insieme all’avanzamento della ricerca nel fotovoltaico, nei sistemi a concentrazione solare (noti, in inglese, come CSP – Concentrating Solar Power) e nell’integrazione dei sistemi, i progetti del programma di finanziamento comprendono nuove aree di ricerca nell’intelligenza artificiale (AI), impianti ibridi, e solare integrato nell’agricoltura.

Nel dettaglio, sono otto le aree tematiche: hardware fotovoltaico, stoccaggio dell’energia termica e applicazione del ciclo a CO2 supercritica, integrazione dei sistemi (sviluppo di microgrid di comunità), incubatori delle infrastrutture legate a soluzioni innovative, studi sull’evoluzione e la diffusione dell’energia solare per migliorare il passaggio delle informazioni e il loro utilizzo per migliorare i processi decisionali, solare e agricoltura, piccoli progetti innovativi su fotovoltaico e CSP.

C’è poi l’area dedicata alle applicazioni di Artificial Intelligence nell’ambito dell’energia rinnovabile da fonte solare. Per i 10 progetti selezionati sono stati stanziati 7,3 milioni di dollari finalizzati a ottimizzare la parte operativa e previsionale, migliorare la consapevolezza della situazione sul sistema di distribuzione e consentire l’integrazione di una maggiore quota di generazione elettrica da fotovoltaico & C. Come illustrato nel programma SETO 2020:

Questi progetti sfrutteranno il know-how relativo all’Intelligenza Artificiale sviluppato negli Stati Uniti per migliorare le prestazioni e l’affidabilità dei moduli fotovoltaici, degli impianti fotovoltaici e degli impianti CSP, la previsione della produzione di energia rinnovabile da fonte solare e la consapevolezza della situazione della rete elettrica

Machine Learning, Deep Learning e AI: il loro utilizzo per fovoltaico e CSP

L’AI non entra solo nel novero dei progetti dell’area dedicata. C’è per esempio quello sviluppato dalla R2 Robotics, spinout della Carnegie Mellon di Pittsburg, che intende sviluppare un nuovo sistema robotico autonomo, capace di utilizzare le più moderne tecniche di computer vision e di machine learning per installare parchi fotovoltaici, con positivi impatti sui costi (-10%) e sui tempi di realizzazione (-38%).

Machine Learning e Blockchain possono contribuire a migliorare la cybersecurity e la resilienza dei sistemi: su questo si basa il progetto della Virginia Tech, mentre l’Arizona State University impiega AI e “apprendimento automatico” per sviluppare algoritmi capaci di ottimizzare il funzionamento e la manutenzione degli impianti fotovoltaici, rilevando e classificando le anomalie, prevedendo i guasti e programmando le attività di manutenzione, garantendo così una vita utile più lunga agli impianti e riducendo i tempi di fermo macchina.

Al Deep Learning attinge invece la Case Western Reserve University per il suo lavoro di ricerca finalizzato a determinare il tasso di perdita di rendimento del fotovoltaico. Tra le iniziative di ricerca, va segnalato anche quello della Stanford University, focalizzato sulla mappatura del fotovoltaico su tetto.

Un progetto di portata notevole, in quanto intende mappare tutti gli impianti presenti negli Stati Uniti, particolarmente importante se si pensa alla crescente capacità dei prosumer, ovvero gli utenti finali ormai calati nei panni dei produttori.

In generale, dalle iniziative di R&D traspare la volontà di impiegare i dati per comprendere meglio come “mettere a terra” la generazione di energia rinnovabile da fonte solare e per comprendere come gestire al meglio gli impianti, garantendo loro prestazioni e durata.

Intelligenza artificiale e i metodi di apprendimento sono utili non solo al fotovoltaico ma anche ai sistemi solari a concentrazione: lo comprova il progetto dell’Università del Wisconsin-Madison che intende modellare un certo numero di operazioni di impianti per assistere gli operatori nelle loro decisioni, soprattutto in condizioni di nuvolosità o comunque di tempo variabili, che mutano sensibilmente la produzione.

Default image
Andrea Ballocchi
Giornalista specializzato in tecnologia, focalizzato su temi che riguardano l'Internet of Things e le tecnologie emergenti che hanno un impatto significativo sulla vita quotidiana e su quella futura. Oltre alla tecnologia si occupa anche di temi legati alla sostenibilità ambientale e non solo (edilizia, architettura, design...)
Articles: 22

Newsletter Updates

Enter your email address below to subscribe to our newsletter