A tecnologia de morada inteligente pode ser usada para mais do que exclusivamente pedir para sua Amazon Alexa desligar as luzes ou tocar seu álbum predilecto. Ela também tem o potencial de reduzir sua conta de luz — e ajudar o meio envolvente no processo.
Porquê aluno de doutorado em 2012, Aditya Mishra, agora professor associado da Northeastern University no Khoury College of Computer Sciences, ajudou a provar isso quando desenvolveu e publicou uma pesquisa sobre um sistema fundamentado em bateria chamado SmartCharge, que dependia de algoritmos de IA para ajudar os consumidores a fazer exatamente isso.
Mais de uma dez depois, a pesquisa SmartCharge de Mishra continua a exercitar influência, tanto que ele recebeu o prêmio Test of Time da Association for Computing Machinery (ACM) pelo trabalho.
Ele recebeu a homenagem neste verão na Conferência Internacional da ACM sobre Sistemas de Vontade Sustentáveis e Futuros (ACM e-Energy 2024), realizada em Cingapura.
“Eu vejo isso uma vez que um feedback concreto da comunidade de pesquisa”, ele diz. “Saber que nosso trabalho foi notado e considerado útil é uma sensação maravilhosa, e me motiva a continuar trabalhando em mais projetos incríveis cá na minha posição na Northeastern University.”
Para entender uma vez que o sistema SmartCharge funciona, é importante entender o contexto em torno de seu desenvolvimento, explica Mishra.
No início da dez de 2010, Mishra e seus colegas começaram a investigar uma vez que poderiam ajudar as empresas de serviços públicos de pujança a reduzir a quantidade de pujança que os proprietários usam durante os “horários de pico”, que são períodos do dia em que muita eletricidade está sendo usada na rede. (Pense por volta das 17h, quando os moradores estão usando fogões, micro-ondas e outros aparelhos para fazer o jantar.)
Durante os horários de pico, as redes elétricas ficam sob fardo pesada e as empresas de serviços públicos precisam vincular geradores especiais de pico para atender à demanda. Operar esses geradores é dispendioso e consome grandes quantidades de pujança. Ser capaz de reduzir a demanda não exclusivamente reduziria os custos, mas também ajudaria a reduzir as pegadas de carbono, diz Mishra.
Na idade, um número seleto de serviços públicos estava experimentando planos de preços de uso por hora que visavam incentivar as pessoas a não depender tanto de pujança durante os horários de pico, diz Mishra. Eles fizeram isso criando uma estrutura de pagamento que cobraria mais dos usuários para usar pujança durante esses horários de pico e menos durante períodos de tempo menos exigentes.
“Infelizmente, o problema é que a demanda por eletricidade tende a ser muito rígida para o usuário final”, ele diz. “Por exemplo, normalmente não é provável para todos nós iniciar a cozinhar o jantar à meia-noite só porque a eletricidade está barata.”
Com interesse em computação verdejante, a Mishra pretendia desenvolver uma solução melhor que permitisse aos usuários aproveitar os baixos custos de consumo de pujança dos planos de uso por tempo, sem motivar transtornos.
Para resolver isso, eles desenvolveram o SmartCharge, um sistema de armazenamento de bateria que aproveita as tecnologias de aprendizagem de máquina “para intervalar de forma inteligente” entre o consumo elétrico da rede elétrica e o sistema de armazenamento de bateria.
“Com base nesses vários algoritmos de otimização e aprendizagem de máquina, ele pode resolver quando é ideal carregar a bateria da rede elétrica e quando é ideal usar a pujança armazenada na bateria em vez de extrair pujança da rede elétrica”, diz ele.
Para o projeto de pesquisa, a equipe desenvolveu um protótipo original do SmartCharge, que era essencialmente uma bateria de chumbo-ácido modificada que a equipe comprou e alterou em um laboratório com equipamento especializado. Ela foi treinada em dados que eles coletaram em casas reais nas quais eles colocaram sensores.
“Nossos sensores foram usados para coletar o consumo associado das casas a cada minuto e também o consumo de várias tomadas diferentes nas casas”, ele diz. “Coletamos dados dessas casas reais onde as pessoas estavam realmente vivendo suas vidas.”
“Todos os dias, os algoritmos da máquina continuaram a aprender e atualizar seus modelos. Ela aprendeu quanta pujança a morada está usando”, ele acrescenta. “Com base nesse aprendizagem, todos os dias, no início do dia, ela fez previsões sobre quanta eletricidade essa morada vai usar.”
Com esses insights, Mishra e sua equipe conseguiram desenvolver algoritmos de otimização que decidiriam quando a bateria deveria ser usada para armazenamento e quando deveria ser usada para consumir pujança.
“Em um cumeeira nível para o público em universal, primeiro descobrimos que é provável trinchar consideravelmente as contas de eletricidade do cliente com o armazenamento inteligente de bateria na presença de planos de preços de eletricidade por tempo de uso sem qualquer envolvimento do usuário final. Segundo, descobrimos que baterias com preços por tempo de uso podem trinchar significativamente a demanda da rede durante os horários de pico.”
A última prelecção importante do cláusula foi um aviso, explica Mishra. Embora as baterias possam ser uma maneira útil de ajudar a trinchar custos, elas precisam ser usadas com sabedoria quando se trata de mudança de demanda.
“Digamos que todos comecem a carregar suas baterias à meia-noite porque a eletricidade é barata. Isso poderia, em um caso maior, potencialmente produzir um novo pico durante intervalos fora do pico.”
Na dez desde a pesquisa de Mishra, o SmartCharge foi citado mais de 150 vezes por outros pesquisadores, observa Mishra. Ele também fez um projeto de pesquisa de comitiva adicionando o SmartCharge a um projeto de quadro solar chamado GreenCharge que permitiu aos usuários aproveitar a pujança extra vinda de seus painéis solares para abastecer suas casas.
Houve muitos desenvolvimentos positivos no setor que Mishra disse que ele e seus colegas previram todos esses anos detrás.
Mais e mais empresas de serviços públicos de pujança começaram a oferecer planos de tempo de uso para clientes residenciais. Ou por outra, os consumidores agora podem comprar sistemas de armazenamento de pujança residencial prontos para uso. Ele apontou o Powerwall da Tesla uma vez que exemplo. Por término, os governos estão oferecendo mais incentivos fiscais para os consumidores usarem pujança limpa.
“Continuo trabalhando nesses problemas cá na minha posição na Northeastern”, ele diz. “Podemos usar isso uma vez que um sinal de que devemos continuar buscando nessa direção.”