حل بحران ناترازی انرژی ایران با کمک هوش مصنوعی و انسیس فلوئنت

به گزارش بولتن نیوز ، ‌بحران ناترازی انرژی در قرن بیست و یکم چالش بزرگی را برای کشورما ایران به همراه داشته است.همانطور که ما به دنبال راه حل های انرژی پایدار و کارآمد هستیم، فناوری های نوآورانه مختلفی در حال بررسی و پیدا کردن راه حل برای این بحران هستند. این مقاله به بررسی این موضوع می‌پردازد که چگونه ادغام فناوری های پیشرفته مانند دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و هوش مصنوعی (AI) میتواند برای رسیدگی و حل موثر عدم تعادل انرژی در ایران موثر باشد.

بحران ناترازی انرژی در ایران چیست؟

عدم تعادل انرژی زمانی رخ می دهد که بین عرضه و تقاضای انرژی ناهماهنگی وجود داشته باشد. این می تواند به چندین شکل ظاهر شود، از جمله:

• نوسانات انرژی تجدیدپذیر: منابع تجدید پذیر مانند باد و خورشید ذاتاً متغیر هستند که منجر به دوره‌های تولید بیش از حد و به دنبال آن کمبود می‌شود.
• اضافه بارهای شبکه برق: زمانی که تقاضای انرژی در زمان اوج مصرف از عرضه بیشتر شود، می تواند منجر به خرابی یا خاموشی شبکه شود.
• اثرات زیست محیطی: مدیریت ناکافی انرژی می تواند منجر به افزایش تولید کربن و تشدید تغییرات آب و هوایی شود.

نقش دینامیک سیالات محاسباتی درحل بحران انرژی

نرم افزار انسیس فلوئنت به طور خاص برای انجام پروژه های مدل سازی CFD  و شبیه سازی جریان سیال طراحی شده است. شبیه سازی فلوئنت در انجام پروژه های مکانیک تبدیل انرژی که احتیاج به مدل سازی دقیق سیالات هست بسیار کاربرد دارد. این نرم‌افزار توانایی انجام شبیه‌سازی انواع جریان‌های سیال آرام و آشفته  همراه انتقال حرارت را دارد.این ویژگی به کاربران این امکان را می‌دهد تا در انجام پروژه‌ انسیس فلوئنت مانند شبیه سازی عددی مبدل‌های حرارتی وتوربین های بادی و سیستم‌های احتراق به تحلیل‌های دقیقی بپردازند. نرم افزار های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مثل انسیس فلوئنت به عنوان یک ابزار قدرتمند با شبیه سازی رفتار سیالاتی مانند هوا، آب و گازها، بینش های ارزشمندی را ارائه می دهد که می تواند بهره وری انرژی را افزایش دهد و استفاده از منابع تجدیدپذیر را ارتقا دهد.

برخی از کاربردهای انسیس فلوئنت درحل ناترازی انرژی:

بهینه سازی تولید انرژی از سیستم های انرژی های تجدیدپذیر(انرژی بادی و خورشیدی): با مدل‌سازی جریان هوا در اطراف پره‌های توربین بادی، با نرم افزار فلوئنت مهندسان مکانیک  می‌توانند چگونگی تأثیر تغییرات طراحی بر راندمان و بازده انرژی را تجزیه و تحلیل کنند. همچنین می توان از انسیس فلوئنت  برای مطالعه توزیع گرما و جریان هوا در اطراف صفحات خورشیدی و در سیستم های انرژی خورشیدی متمرکز استفاده کرد. با درک نحوه تعامل سیالات با سطوح، مهندسان می‌توانند محل قرارگیری پنل‌ها، زاویه‌ها و روش‌های خنک‌ کننده را بهینه کنند و بازده انرژی را بهبود بخشند.

بهبود سیستم های HVA: سیستم های گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع (HVAC) مصرف انرژی قابل توجهی در ساختمان ها را به خود اختصاص می دهند. مدل سازی CFD با نرم افزار انسیس فلوئنت امکان تجزیه و تحلیل الگوهای جریان هوا در ساختمان ها را فراهم می کند و به بهینه سازی طرح های HVAC کمک می کند. با مطالعه نحوه حرکت هوا در فضاها، مهندسان می توانند طراحی کانال و موقعیت مکانی را برای دستیابی به آسایش حرارتی بهبود یافته و در عین حال کاهش مصرف انرژی بهبود بخشند.

بهبود بهره وری انرژی در ساختمان ها:  انسیس فلوئنت می تواند به معماران ومهندسان کانیک در ارزیابی اثرات شکل، متریال و جهت ساختمان بر تهویه طبیعی و نفوذ نور خورشید کمک کند. با بهینه‌سازی طرح‌های مبتنی بر این شبیه‌سازی‌های CFD، ساختمان‌ها می‌توانند به کاهش تقاضای انرژی برای گرمایش و سرمایش دست یابند.

کاهش انتشار از طریق بهینه سازی فرآیند: مهندسان با شبیه سازی فرآیندهای احتراق در نیروگاه ها می توانند شرایط بهینه را برای کاهش آلاینده ها شناسایی کنند. این شبیه‌سازی‌ها  با نرم افزار انسیس فلوئنت فلوئنت به تنظیم طرح‌های مشعل، مخلوط سوخت و پیکربندی‌های محفظه احتراق برای دستیابی به انتشار کمتر و در عین حال حفظ خروجی انرژی کمک می‌کنند.

تقویت سیستم های ذخیره انرژی: با درک فرآیندهای انتقال حرارت درسیستم های ذخیره انرژی حرارتی توسط نرم افزار انسیس فلوئنت، می‌توانیم کارایی این سیستم‌ها را بهبود ببخشیم و اطمینان حاصل کنیم که انرژی ذخیره شده و در صورت نیاز آزاد می‌شود.

هم افزایی بین CFD و AI چگونه رخ خواهد داد؟

ترکیب فناوری CFD و AI چارچوبی قوی برای رسیدگی به  بحران ناترازی انرژی ارائه می دهد. جریان دقیق و تحلیل‌های محیطی ارائه شده توسط  نرم افزار انسیس فلوئنت می‌تواند مدل‌های هوش مصنوعی را اطلاع دهد، در حالی که قابلیت‌های پردازش هوشمند داده‌های هوش مصنوعی می‌تواند شبیه‌سازی‌های CFD با نرم افزار انسیس فلوئنت را اصلاح کند. مزایای کلیدی این هم افزایی عبارتند از:

• تجزیه و تحلیل پیش بینی: الگوریتم های هوش مصنوعی می توانند مجموعه داده های گسترده ای را برای پیش بینی نوسانات تقاضای انرژی بر اساس الگوهای استفاده تاریخی، شرایط آب و هوایی و رفتار انسان تجزیه و تحلیل کنند. با پیش‌بینی دوره‌های اوج تقاضا، تامین‌کنندگان انرژی می‌توانند به طور فعال عرضه را مدیریت کنند.
• نظارت در زمان واقعی: با ادغام دستگاه های اینترنت اشیا، هوش مصنوعی می تواند داده های بلادرنگ را از شبکه های انرژی و منابع تولید تجدیدپذیر پردازش کند. این به سیستم اجازه می دهد تا جریان انرژی را به صورت پویا تنظیم کند و منابع را برای جلوگیری از عدم تعادل مجدد تخصیص دهد.
• الگوریتم های بهینه سازی: تکنیک‌های یادگیری ماشین برای اصلاح مدل‌های مصرف انرژی توسعه‌یافته از طریق CFD استفاده می‌شوند. این الگوریتم ها می توانند به طور مداوم از داده های جدید یاد بگیرند و پیش بینی ها و پیشنهادات خود را برای توزیع و ذخیره انرژی بهبود بخشند.

مسیرهای آینده 

با ادامه تکامل فناوری، ادغام Ansys fluent و AI احتمالاً پیچیده تر می شود. تحولات آینده ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• اتوماسیون بزرگ: سیستم های مدیریت شبکه خودکار که به حداقل مداخله انسانی برای تعادل انرژی نیاز دارند.
• تکنیک های شبیه سازی پیشرفته: مدل های پیشرفته تر CFD که می توانند شرایط متنوع تری را شبیه سازی کنند و قابلیت های پیش بینی را افزایش دهند.
• هوش مشارکتی: چارچوب های پیشرفته ای که به سهامداران متعدد اجازه می دهد داده ها و بینش ها را برای مدیریت انرژی جمعی به اشتراک بگذارند.

نتیجه گیری

حل بحران انرژی نیازمند راه حل های نوآورانه و چند وجهی است که نگرانی های زیست محیطی را با نیازهای انرژی متعادل کند. پذیرش فناوری CFD در بخش انرژی برای توسعه راه حل های پایداری ضروری است که روش تولید و مصرف انرژی را متحول می کند و در نهایت آینده ای سبزتر را برای نسل های آینده تضمین می کند. دینامیك سیالات محاسباتی شریف به عنوان اولین مركز ومرجع تخصصی آموزش و انجام پروژه های CFD  با  نرم افزار انسیس فلوئنت در ایران قابلیت‌های مدل‌سازی پیشرفته‌ای را برای بهینه‌سازی سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر، بهبود بهره‌وری انرژی در ساختمان‌ها و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید انرژی معمولی ارائه می‌کند. یک جهت امیدوارکننده برای تحقیقات آینده که توسط  شریف سی اف دی ارائه میشود، ادغام CFD با یادگیری ماشین و هوش مصنوعی است. این رویکرد ترکیبی می‌تواند قابلیت‌های پیش‌بینی را افزایش دهد و میتواند به طراحی‌هایی با سازگاری بیشتر با چالش‌های انرژی جدید منجر شود. با استفاده از قدرت پیش‌بینی الگوریتم‌های هوش مصنوعی در کنار شبیه‌سازی سیالات دقیق، می‌توانیم اکوسیستم انرژی انعطاف‌پذیررا تضمین کنیم  و به طور بالقوه راه‌حل‌های جدیدی برای بحران انرژی در ایران کشف کنیم