Нейросеть DeepMind предсказала производительность ветряков на сутки вперед
Исследователи из лаборатории DeepMind рассказали о нейросети, которая умеет предсказывать производительность ветряков за 36 часов на основе ретроспективных данных об их производительности и погоде в определенной местности. По их словам, использование такого алгоритма позволило улучшить производительность ветроэлектростанций компании Google на 20 процентов.
Ветроэлектростанции — один из самых оптимальных и используемых способов альтернативной добычи энергии. Их работа сильно зависит от скорости ветра: ротор ветряка должен находиться на высоте с достаточно большой средней скоростью ветра (около 4,5 метра в секунду). Тем не менее, достоверно предсказать паттерн силы ветра в месте нахождения станции бывает сложно, из-за чего эффективность ее работы может быть снижена.
Разработчики из DeepMind (входит в холдинг Alphabet) предложили решить эту проблему с помощью алгоритма, который бы мог достоверно предсказать энергию, вырабатываемую ветроэлектростанцией в определенной области на основе имеющихся данных. Они натренировали нейросеть на данных о силе ветра в определенной области, погоде и энергии, которую вырабатывает определенный ветряк.
С помощью этого алгоритм может предсказывать вырабатываемую станцией энергию за 36 часов. Это дает достаточно времени для того, чтобы оценить выработку и затрату энергии, а также предпринять меры, которые позволят сэкономить ресурсы для ее производства. Пока что использование алгоритма (исследователи сообщают, что тестируют его с прошлого года) помогло Google улучшить производительность их ветроэлектростанций на 20 процентов: в будущем компания планирует улучшать работу алгоритма, собирая новые данные.
В декабре 2017 года компания Google полностью покрыла энергопотребление своих датацентров возобновляемыми источниками энергии: их солнечные и ветровые электростанции начали производить 3 гигаватта энергии.
Елизавета Ивтушок
Материаловеды выяснили, как соли муравьиной кислоты улучшают эффективность и стабильность солнечных элементов. Оказалось, ионы формиата заполняют вакансии иода на границе перовскитных кристаллов, а также замедляют скорость кристаллизации перовскита, поэтому вместо множества мелких кристаллитов формируются один крупный. Полученные солнечные элементы продемонстрировали эффективность в 25, 6 процента. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Эффективность солнечных элементов на основе смешанных свинцово-галогенидных перовскитов всего за десять лет увеличилась с 3,8 до 25,5 процента. Такие солнечные элементы дешевы и просты в получении, а еще их можно делать полупрозрачными и использовать в качестве верхней части тандемного солнечного элемента. Чаще всего в солнечных элементах используют перовскиты состава MAx(FA)1-хPbI3, где MA и FA — органические однозарядные катионы метиламмония и формамидиния. Для повышения стабильности и эффективности часть метиламмония заменяют на цезий, а часть иода — на хлор и бром. С недавних пор ученые стали добавлять в перовскитную решетку еще и анионы формиатов (солей муравьиной кислоты), которые стабилизируют перовскиты даже лучше, чем анионы хлора и брома — например, в феврале мы писали о работе китайских химиков, которые смогли с помощью муравьиной кислоты вырастить рекордно большие монокристаллы для фотодетектора. Но четкого понимания механизма происходящих процессов у ученых до сих пор не было. В одних работах писали, что формиат помогает контролировать рост перовскитных кристаллов, в других — что главная причина в предотвращении фазовой сегрегации (разделении разных подтипов катионов и анионов в пространстве, в результате чего перовскитная пленка становится неоднородной). Разобраться в вопросе смогли китайские, шведские, корейские и швейцарские ученые под руководством Майкла Гретцеля (Michael Grätzel) из Федеральной Политехнической Школы Лозанны и Джин Йонга Кима (Jin Young Kim) из Ульсанского Национального Института Науки и Технологии. Они работали с перовскитом состава FAPbI3, в который добавляли от одного до пяти мольных процентов формиата формамидиния FAHCOO. На снимках сканирующей электронной микроскопии видно, что добавки формиата помогают получить перовскитные кристаллиты большего размера — до двух микрометров. Метод рентгеновской дифракции подтвердил, что пленки с формиатом имеют лучшую кристалличность — то есть процент аморфного перовскита в них ниже. Кроме того в пленках с формиатом полностью отсутствовала фаза δ-FAPbI3, в которую основная фаза, α- FAPbI3, постепенно превращается под действием следов влаги. Перовскит δ-FAPbI3 не фотоактивен, поэтому чем ниже его содержание в пленке, тем лучше для будущего солнечного элемента. Самые качественные пленки получились с добавками двух мольных процентов формиата. При более высоких концентрациях формиата кристаллиты перовскита становились разупорядоченными.