انرژی پاک و دوقلوهای دیجیتال

به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینس دیلی، با سرعت‌گیری بحران‌های اقلیمی و نیاز فوری به کاهش انتشار کربن، پژوهشگران دانشگاه شارجه به فناوری نوینی چشم دوخته‌اند که می‌تواند آینده انرژی را متحول کند: دوقلوهای دیجیتال برپایه هوش مصنوعی، نسخه‌ای مجازی از یک سیستم یا فرایند واقعی است که به‌کمک داده‌ها و الگوریتم‌ها، می‌تواند وضعیت و عملکرد سیستم را شبیه‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی کند، این ابزار اکنون در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر همچون باد، خورشید، زمین‌گرمایی، آبی و زیست‌توده (بیوماس) مورد توجه قرار گرفته است، بر اساس مقاله‌ای در مجله Energy Nexus، دوقلوهای دیجیتال می‌توانند بهره‌وری انرژی پاک را افزایش دهند، هزینه‌ها را کاهش دهند و فرایندها را بهینه کنند، اما با وجود این پتانسیل بالا، چالش‌های فنی و محیطی، راه را برای تحقق کامل این فناوری دشوار کرده‌اند.

پژوهشگران در این مطالعه با بررسی متون علمی و استفاده از ابزارهای تحلیل داده و پردازش زبان طبیعی، به بررسی عمیق مزایا و کاستی‌های دوقلوهای دیجیتال در پنج منبع اصلی انرژی پرداختند:

• انرژی بادی: دوقلوها می‌توانند پارامترهای ناشناخته را پیش‌بینی و داده‌های نادرست را اصلاح کنند، اما در مدل‌سازی فرسایش پره‌ها، خرابی جعبه‌دنده و عملکرد الکتریکی، به‌ویژه در توربین‌های قدیمی، با مشکل روبه‌رو هستند.
• انرژی خورشیدی: توانایی شناسایی عوامل مؤثر بر بازدهی را دارند، ولی در پیش‌بینی عملکرد بلندمدت، تحلیل تخریب صفحات و تأثیر عوامل محیطی هنوز دقت کافی ندارند.
• زمین‌گرمایی: قادر به شبیه‌سازی فرآیندهای عملیاتی هچون حفاری هستند، اما کمبود داده باکیفیت و پیچیدگی شرایط زمین‌شناسی و جریان حرارتی، چالشی اساسی محسوب می‌شود.
• نیروگاه‌های آبی: مدل‌سازی جریان متغیر آب و ملاحظات محیط‌زیستی، به‌ویژه در نیروگاه‌های قدیمی، دقت کافی ندارد و موجب کاهش کارایی در بهینه‌سازی می‌شود.
• زیست‌توده: در تحلیل زنجیره تأمین و واکنش‌های زیستی و شیمیایی پیچیده، عملکرد محدودی دارند و مدل‌سازی دقیق فرآیندهای تبدیل بیولوژیکی هنوز به بلوغ نرسیده است.

پژوهشگران تأکید دارند که رفع این چالش‌ها برای توسعه واقعی انرژی‌های پاک حیاتی است. آن‌ها نقشه راهی پژوهشی ارائه کرده‌اند که بر بهبود جمع‌آوری داده‌ها، ارتقای مدل‌سازی و گسترش توان محاسباتی تمرکز دارد، به گفته آن‌ها، تنها در صورت دستیابی به دوقلوهای دیجیتال قابل اعتماد و دقیق، می‌توان به تصمیم‌گیری هوشمندانه و بهینه‌سازی جامع در سامانه‌های انرژی پایدار دست پیدا کرد.