Em busca de soluções energéticas sustentáveis e eficientes, uma equipe de pesquisa composta pelos professores Mudhafar Al-Saadi e Michael Short da Teesside University propôs um sistema de controle inovador multiagente baseado em inteligência artificial para baterias plug-and-play em microrredes DC. Publicados na revista Batteries e em vários artigos e artigos do IEEE, estes estudos metodológicos e experimentais descrevem uma abordagem promissora para melhorar a gestão dos fluxos de armazenamento de energia em microrredes, abordando especificamente os desafios colocados pelas aplicações de carregamento dinâmico de veículo para rede (V2G).
A energia é a base para a criação e manutenção da vida. A principal motivação por trás desta pesquisa é a necessidade urgente de sistemas energéticos sustentáveis e de baixas emissões na indústria, na sociedade e nos transportes. Estes sistemas visam combater as alterações climáticas e a escassez de combustíveis fósseis através da descarbonização, digitalização e descentralização dos sistemas energéticos. As técnicas tradicionais de gestão do fluxo de energia são muitas vezes incapazes de lidar com a natureza dinâmica e descentralizada das redes de distribuição modernas. A abordagem inovadora proposta pelos professores Al-Saadi e Short fornece uma solução ao alavancar a aprendizagem por reforço multiagente (MARL), uma tecnologia emergente baseada em inteligência artificial que melhora a tomada de decisão automatizada ao aprender relações complexas de entrada-saída, aumentando assim a eficiência e a confiabilidade do armazenamento de energia em microrredes CC.
Mudhafar Al-Saadi explica: “O impacto da infraestrutura DC no controle do fluxo de armazenamento de energia em microrredes atraiu atenção generalizada. Nossa pesquisa visa abordar a perda potencial de sincronização de carga e descarga e o impacto subsequente na estabilidade do controle.”
Os investigadores sublinham que a gestão eficiente do fluxo de energia é crucial para integrar fontes de energia renováveis e garantir a sustentabilidade das redes de energia descentralizadas. Um dos principais desafios nesta área é a sincronização precisa dos ciclos de carga e descarga da bateria, que é muitas vezes comprometida em condições ambientais do mundo real, principalmente devido a altas variações sustentadas de carga, juntamente com a heterogeneidade e degradação da bateria, topologia incerta do sistema de energia devido à inserção/desconexão dinâmica, inserção e remoção de elementos da bateria, efeitos de infraestrutura e efeitos ambientais (temperatura). O sistema de controle baseado em multiagentes proposto pode compensar essas mudanças em tempo real, garantindo um fluxo de potência equilibrado e estável.
Em seus experimentos, os pesquisadores demonstraram melhorias significativas em diversas métricas de desempenho. O sistema proposto reduz o tempo de convergência, melhora o equilíbrio da tensão de saída, reduz o consumo de energia e melhora o equilíbrio do fluxo de potência. Estes resultados destacam a eficácia do sistema de controle proposto em cenários do mundo real, onde condições de carga dinâmica e impactos variados na infraestrutura são comuns.
“A compensação em tempo real da infraestrutura DC pela inserção/remoção plug-and-play de diferentes células em sistemas de armazenamento agregados maiores é um fator chave para o sucesso de nossa abordagem de controle”, disse o professor Short. “Nosso sistema é capaz de se adaptar a impactos de infraestrutura DC e tipos de baterias desconhecidos e variáveis no tempo, sem a necessidade de estimativas preliminares de parâmetros críticos, garantindo a confiabilidade e a sustentabilidade da microrrede.”
“Baterias e carregadores de veículos elétricos são ativos de armazenamento críticos que garantem o equilíbrio da rede e a redução de picos em aplicações de veículo para rede (V2G) e de resposta à demanda e contribuem para os esforços de descarbonização. Nossa abordagem pode melhorar o desempenho do V2G e evitar a degradação desnecessária da capacidade e vida útil da bateria EV.”
A equipe de pesquisa usou uma combinação de simulação e pesquisa de hardware no circuito para verificar o sistema proposto. Eles usaram condições realistas, incluindo mudanças contínuas na demanda de carga ao longo do dia e comutação dinâmica de conexões heterogêneas de baterias, para testar a robustez e a eficácia do seu sistema de controle.
Concluindo, o sistema de controle baseado em multiagentes proposto pelos professores Al-Saadi e Short representa um avanço significativo no gerenciamento do fluxo de armazenamento de energia em microrredes CC dinâmicas. Ao abordar os desafios colocados pelas condições dinâmicas de carga e pelas mudanças na infraestrutura, esta abordagem inovadora proporciona uma solução prática e eficiente para redes de distribuição modernas. Os resultados deste estudo abrem caminho para mais investigação e desenvolvimento no domínio dos sistemas energéticos descentralizados, contribuindo para os esforços globais para alcançar soluções energéticas sustentáveis e de baixas emissões.
Referência do diário
Al-Saadi, M. e Short, M. (2023). “Controle multiagente de baterias plug-and-play em microrredes DC com compensação de infraestrutura.” Baterias, 9(12), 597. https://doi.org/10.3390/batteries9120597
Short, M. e Al-Saadi, M. (2024) “Restauração instantânea do equilíbrio de armazenamento de energia em microrredes DC usando controle de energia baseado em MARL”. Veja: Atas da 10ª Sessãoo Conferência Internacional IEEE/IFAC sobre Controle, Decisão e Tecnologia da Informação (CoDIT 2024), Valletta, Malta, julho de 2024. Al-Saadi, M. e Short, M. (2023) “Plug-and-play MARL para SoC e regulação de equilíbrio de energia em BESS heterogêneo”. In: Anais de 3DR Conferência Internacional de Sinais, Controle e Comunicações IEEE (SCC), Hammamet, Tunísia, páginas 1-6, dezembro de 2023
Sobre o autor
Michael Curto é professor de Engenharia de Controle e Informática de Sistemas e Reitor Associado de Pesquisa e Inovação na Escola de Computação, Engenharia e Tecnologias Digitais da Universidade de Teesside, Reino Unido. Ele também é professor visitante na VIT Chennai, Índia. Ele possui bacharelado em Engenharia Eletrônica e Elétrica (1999, Sunderland) e doutorado em Inteligência Artificial e Robótica (2003, Sunderland). Os interesses de pesquisa de Michael incluem aspectos de engenharia de controle e sistemas de informática aplicados a sistemas de energia inteligentes e indústrias de manufatura/processo. Ele é PI ou co-I em 14 projetos de pesquisa e inovação financiados, concluídos ou em andamento, e é autor de mais de 190 publicações revisadas em conferências e periódicos internacionais. Ele supervisionou a conclusão de 10 doutorados, ganhou 8 prêmios de melhor artigo e é membro titular do IET, IEEE e HEA.
Sr. é estudante do último ano de doutorado em “Controle de Energia de Microrredes e Otimização de Gerenciamento” sob a supervisão do Professor Michael Short na Escola de Computação, Engenharia e Tecnologias Digitais da Universidade de Teesside, Reino Unido. O Sr. Al-Saadi possui bacharelado em Engenharia Elétrica Geral pela Universidade de Bagdá, Iraque, e bacharelado em Engenharia Elétrica e Eletrônica com honras pela Universidade Metropolitana de Leeds, Reino Unido. Ele também possui mestrado em controle e engenharia eletrônica pela Teesside University, Reino Unido. Ele tem mais de 10 publicações revisadas em conferências e periódicos internacionais e atualmente aguarda o doutorado.
