태양광

이 기사는 IEEE Xplore와 파트너십을 맺은 독점적인 IEEE Journal Watch 시리즈의 일부입니다.

인도 오디샤 기술 연구 대학(Odisha University of Technology and Research)의 연구원들은 광전지 어레이로 구동되는 직류 전기 모터 모델을 개발했습니다. 이 시스템은 AI를 활용하여 태양전지 어레이의 출력을 최적화하고 모터를 88% 효율로 작동합니다. 실제 DC 전기 모터의 효율은 75~80%입니다. 이러한 태양열 모터는 언젠가 산업용 기계, 가전제품, 심지어 전기 자동차에도 사용될 수 있습니다.

이번 연구의 주요 저자인 Bismit Mohanty는 모델의 초점이 시스템의 전반적인 효율성을 높여 이용 가능한 태양광 발전용 모터의 최고 출력을 얻는 데 있다고 말했습니다. 효율성 향상은 태양광 어레이의 전력 출력을 최적화하는 AI 알고리즘과 모터의 회생 제동 시스템, 태양광 어레이와 제동 시스템 모두에서 충전할 수 있는 배터리에서 비롯됩니다.

태양전지에는 최대 전력점이 있는데, 이는 주어진 조사량에 대해 태양전지가 전달하는 최대 전력을 의미합니다. 최대 전력점은 온도와 햇빛에 따라 변동하므로 태양전지가 항상 최대 전력량을 출력하는 것은 아닙니다. 가능한 한 최대 출력에 가까워지는 방법은 태양전지의 저항을 변경하여 추출되는 전력량을 변경하는 것입니다.

이것이 AI 모델이 등장하는 곳입니다. MATLAB/Simulink 모델에서 Mohanty와 그의 동료들은 수천 건의 일일 온도 및 복사 조도 측정을 기반으로 최대 출력을 생성하는 태양 전지 저항을 계산하도록 신경망을 훈련했습니다. 이 기술은 최대 전력점 추적을 위해 기존 AI 기술을 활용합니다. 모델은 신경망을 사용하여 훈련되기 때문에 복잡한 기준을 사용하여 예측할 수 있지만 이러한 예측에 대한 정확한 기준을 전달할 수 없으므로 예측 블랙박스로 더 많이 작동합니다.

모델에 따르면, 날씨가 좋을 때 태양광 어레이는 모터를 작동하기에 충분한 전력을 생성하여 잉여 에너지를 배터리에 저장합니다. 날씨가 흐리면 모터의 배터리가 방전됩니다. 모터의 회생 제동 시스템은 브레이크를 밟을 때마다 배터리를 충전하여 운동 에너지를 전기 에너지로 전환합니다. 팀에서는 가상 모델만 만들었지만 작동하는 실제 모델을 구축하는 것은 향후 단계가 될 수 있습니다.

태양열 전기 모터용 이 모델은 산업 환경이나 냉장고, 팬과 같은 가전제품에 사용할 수 있습니다. Mohanty는 언젠가 이러한 시스템이 전기 자동차에 사용되어 EV를 주 전력망에 연결할 필요가 없게 되기를 희망한다고 말했습니다.

“이제 우리는 충전소나 집에서 전기 자동차를 충전해야 합니다.”라고 Mohanty는 말합니다. “나는 [차량에 있는] 태양 전지판에서 직접 전력을 공급받는 무료 전기 자동차를 원합니다.”

이번 연구 결과는 지난 7월 전기 과학 응용을 위한 스마트 시스템에 관한 2023년 국제 컨퍼런스에서 발표되었습니다.