Intelligenza artificiale ed energia: Generative AI alleata del fotovoltaico

Trova sempre più spazio l’impiego dell’intelligenza artificiale nell’energia. I due mondi trovano molteplici elementi di vicinanza, tanto che l’International Energy Agency ha parlato di AI ed energia come di una nuova “coppia di potere”.

Dalla stabilità della rete al miglioramento delle prestazioni degli impianti energetici fino alla manutenzione predittiva, l’intelligenza artificiale entra in gioco per contribuire a ottimizzare ogni aspetto.

La società di consulenza Indigo Advisory ha contato più di 50 possibili usi dell’intelligenza artificiale in ambito energy. In una ricerca pubblicata da Reuters, stima che il mercato dell’intelligenza artificiale valga 13 miliardi di dollari nel solo settore energetico.

Ora, però, si sta facendo spazio la Generative AI nel mondo dell’energia. È ancora agli inizi, ma già sta mostrando aspetti di grande interesse per l’impiego congiunto con le rinnovabili. La sua adozione promette di rivoluzionare diversi settori. Nel mondo dell’energia potrà trovare spazio in diversi ambiti. Le potenzialità della GEN AI e di altre soluzioni innovative per il fotovoltaico saranno al centro dell’azione di un progetto europeo avviato proprio ad aprile e coordinato da Eurac Research.

Il potenziale dell’intelligenza artificiale per l’energia

L’impiego di AI è davvero vasto nel settore energetico. In campo brevettuale, lo European Patent Office ha registrato un aumento costante di brevetti di AI negli ultimi dieci anni. Il settore in più rapida crescita all’EPO nel 2023 è stato quello dei macchinari, apparecchi ed energia elettrici (+12,2%), settore che comprende batterie per accumulo ma anche tecnologie per la produzione energetica rinnovabile. Il numero di brevetti in questo ambito energetico è passato da 11.297 del 2019 a 15.304 nel 2023.

Lo sviluppo di algoritmi di machine learning si è dimostrato essere un elemento trainante delle crescenti applicazioni dell’intelligenza artificiale nell’energia, in tutti i settori. A differenza dei tradizionali software programmati manualmente, i metodi di machine learning sfruttano enormi set di dati per auto-ottimizzarsi in base al feedback sui loro risultati predittivi.

Il crescente numero di dispositivi connessi alla rete, dalle stazioni di ricarica per veicoli elettrici agli impianti fotovoltaici residenziali, rende i flussi meno prevedibili. È qui che l’AI è di aiuto: come spiega la IEA, modelli di intelligenza artificiale possono fornire in modo affidabile il riconoscimento del linguaggio o delle immagini, trasformare i suoni audio in dati analizzabili, alimentare chatbot e automatizzare compiti semplici.

I recenti progressi nelle tecniche di intelligenza artificiale hanno mostrato un forte potenziale per migliorare sensibilmente le prestazioni delle celle solari. Analizzando vasti set di dati provenienti da installazioni e impiegando algoritmi complessi, i sistemi di AI possono ottimizzare la configurazione dei componenti dei pannelli solari per ambienti specifici.

Si possono impiegare algoritmi di machine learning per apprendere modelli di dati per applicazioni di manutenzione predittiva o per gestire interruzioni energetiche. Un esempio: l’intelligenza artificiale distribuita potrebbe consentire la distribuzione dell’intelligenza tra dispositivi per consentire un processo decisionale decentralizzato e una penetrazione più profonda delle risorse energetiche distribuite.

Generative AI: cos’è e quali vantaggi offre

Ma la vera novità è costituita dalla Generative AI. Con tale termine si definisce una tecnica di intelligenza artificiale in grado di produrre vari tipi di contenuti. Descrive algoritmi (come ChatGPT) in grado di essere utilizzati per creare testi, immagini, contenuti audio, codice, simulazioni e video. IDC prevede che l’intelligenza artificiale generativa guiderà la spesa IT infrastrutturale nel corso dei prossimi 18 mesi.

Se nel campo dell’energia, specie quella prodotta con fonti rinnovabili, l’integrazione dell’intelligenza artificiale permette di migliorare l’efficienza, ridurre i costi e affrontare sfide sfaccettate, queste potenzialità aumentano sensibilmente con la GEN AI. Una ricerca condotta da Nitin Rane, vicerettore e professore dell’Università indiana di Avantika, ha messo in luce le potenzialità di ChatGPT in un ampio spettro di aspetti relativi alle FER. L’indagine inizia con il fotovoltaico, dove il famoso chatbot, basato su AI, mostra capacità impressionanti nell’analisi, modellazione e previsione dei dati. «Facilita l’ottimizzazione del posizionamento dei pannelli solari, la previsione della produzione di energia e il miglioramento dell’efficienza complessiva», scrive Rane.

Le potenzialità della Generative AI per il settore energetico

Una delle potenzialità più interessanti dell’impiego della GEN AI nell’energia è legata alla sua capacità di tradurre in un linguaggio semplice e diretto concetti e termini complessi impiegati nel settore energetico. «Pensiamo ai fruitori di un impianto fotovoltaico residenziale. Di solito, ai proprietari di un impianto viene data la possibilità di verificare le prestazioni attraverso una app. Il risultato è che spesso le informazioni che si trovano non sono facilmente comprensibili a chi non è avvezzo a questi strumenti: il rischio è di allontanare, anziché avvicinare il fruitore», spiega David Moser, research group leader presso l’Institute for Renewable Energy di Eurac Research.

Lo stesso centro di ricerca ha avviato un’attività finalizzata a comprendere come “tradurre” le informazioni in un modello rapidamente comprensibile, anche avvalendosi di sistemi di messaggistica di grande impiego. «La possibilità offerta da un sistema di generative AI permette all’utente di interagire, chiedendogli di fornire una risposta comprensibile per il suo livello di competenza», specifica Moser.

Siamo solo agli inizi. Occorrerà lavorare per evitare un problema emergente dei Large Language Models, una forma di intelligenza artificiale generativa impiegata per l’IA generativa per produrre contenuti basati su informazioni fornite in linguaggio umano. I LLM presentano pregiudizi che derivano dalle loro fonti di formazione e possono avere “allucinazioni” durante la sintesi del testo.

La finalità è arrivare a far sì che il sistema di intelligenza artificiale generativa riesca ad accedere i dati.

«A quel punto sarà la generative AI a occuparsi di visionare i grafici, i dati e di spiegarli all’utente finale. È possibile prevedere, in un futuro sempre più prossimo, la possibilità di impiegare GEN AI per analizzare possibili anomalie e di comunicarle in tempo reale al proprietario in modo rapido e chiaro, dialogando con un operatore e automatizzando quasi completamente il processo, senza che l’operatore debba essere un esperto di informatica né di programmazione. L’intelligenza artificiale generativa gestirà in modo autonomo tutto il processo, dalla creazione del ticket di manutenzione fino alla risoluzione».

Il progetto UE a guida italiana che indaga sull’AI per il fotovoltaico

Proprio Eurac Research coordina il progetto europeo SUPERNOVA che studia, tra l’altro, l’impiego degli LLM e dei sistemi di intelligenza artificiale per l’energia.

In particolare, il progetto, avviato in questi giorni e che vede coinvolti 20 partner internazionali, (con un budget totale di circa 6 milioni, 5 milioni circa dei quali come contributi UE) si occuperà di progettazione O&M e grid friendly di impianti fotovoltaici grazie a soluzioni software avanzate per le prime fasi di progettazione e ingegneria per andare oltre la massimizzazione del rendimento. “Gli eventi meteorologici gravi stanno aumentando in frequenza ed è necessario mettere in atto una pianificazione su misura e misure di mitigazione dedicate”, spiegano i ricercatori coinvolti.

Si sfrutterà l’intelligenza artificiale per gestire e governare l’immensa quantità di dati e fornire soluzioni utilizzando LLM sintonizzati sulle istruzioni.

Inoltre si occuperà di sviluppare soluzioni legate all’utilizzo di processi automatizzati che possano sostituire il lavoro dell’operatore nella raccolta dati e immagini, aumentare il valore intrinseco dei contratti O&M, liberare risorse umane per l’analisi dei dati stessi e quindi la creazione di valore aggiunto in nuovi servizi.

Tra le attività dei partner di SUPERNOVA ci sarà anche lo sviluppo di soluzioni che sfruttano tutti gli elementi chiave del monitoraggio delle condizioni dei componenti fotovoltaici in vista del loro riuso, in ottica di economia circolare.

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