Gestione ottimizzata dell’energia delle batterie mediante un approccio migliorato di logica fuzzy di tipo 2

Energia più intelligente per edifici alimentati dal sole

Con il diffondersi di pannelli solari sui tetti e di accumulatori nelle abitazioni e negli uffici, emerge una nuova domanda: come decidere, minuto per minuto, se usare l’energia solare, immagazzinarla o rivenderla alla rete? Questo articolo esplora un modo più intelligente di gestire quel flusso elettrico, in modo che gli edifici possano ridurre le bollette, fare maggiore affidamento sull’energia pulita e prolungare la vita delle batterie—il tutto senza bisogno di supercomputer o supervisione umana continua.

Perché il solare e le batterie hanno bisogno di un cervello

I pannelli solari sono estremamente puliti ma imprevedibili. Nuvole, variazioni di temperatura e i cambi della domanda interna di un edificio fanno sì che la produzione solare e il fabbisogno elettrico oscillino durante la giornata. Le batterie aiutano assorbendo l’energia in eccesso e restituendola in seguito, ma cariche e scariche poco attente possono sprecare energia, danneggiare la batteria o far acquistare energia nei momenti sbagliati della giornata. I sistemi di controllo tradizionali tendono a seguire regole rigide “se–allora”: se c’è energia solare in eccesso, carica la batteria; se c’è carenza, scaricala. Queste regole semplici ignorano molte complicazioni reali, come il meteo che cambia rapidamente o i prezzi elettrici variabili, e di solito sono tarate manualmente per una sola situazione specifica.

Un tipo di decisione più sfumato

Gli autori propongono un controllore “fuzzy” più flessibile che funga da cervello per un impianto solare con batterie. Invece di trattare gli input come semplicemente alti o bassi, il controllore lavora con sfumature di grigio: il surplus di potenza può essere leggermente positivo, fortemente positivo o qualcosa nel mezzo; lo stato di carica della batteria può essere basso, medio o alto; i prezzi possono essere economici, normali o costosi. Il loro controllore migliorato, chiamato sistema di logica fuzzy di tipo 2, fa un passo avanti considerando anche l’incertezza di quegli input—come sensori rumorosi o nuvole che cambiano rapidamente—invece di fingere che le misure siano esatte. Riceve tre informazioni principali: la differenza tra generazione solare e domanda dell’edificio, lo stato di carica della batteria e il prezzo corrente dell’elettricità. Utilizzando 45 regole progettate con cura, decide quanto intensamente caricare o scaricare la batteria, o quando lasciare che intervenga la rete.

Dalle equazioni a una microrete funzionante

Per testare questo controllo intelligente, i ricercatori prima costruiscono modelli dettagliati dei pannelli solari, del pacco batterie e dei convertitori di potenza che collegano il tutto. Questi modelli descrivono come l’array solare risponde alla luce e alla temperatura, come diversi tipi di batteria si comportano durante carica e scarica e come i convertitori elettronici innalzano o abbassano le tensioni secondo necessità. Su questa microrete virtuale collocano due “cervelli” concorrenti: il controllore convenzionale a regole e il controllore fuzzy di tipo 2 migliorato. Entrambi vengono eseguiti su hardware di calcolo standard in una configurazione simile a quella che potrebbe essere installata al “perimetro” del sistema energetico di un edificio reale, vicino al punto in cui si raccolgono i dati e si prendono le decisioni.

Mettere alla prova il nuovo controllore

Utilizzando dati reali di meteo, domanda e prezzi su un periodo di 24 ore, il team confronta il comportamento dei due approcci sia in una giornata limpida e soleggiata sia in una giornata parzialmente nuvolosa. Risultano che il controllore fuzzy mantiene la tensione della microrete più stabile, il che è benefico per gli elettrodomestici e l’elettronica di potenza. Inoltre indirizza più energia solare direttamente all’edificio invece di farla passare inutilmente attraverso la batteria, e utilizza la batteria in modo più delicato, mantenendo la carica in un intervallo medio più sano invece di scariche profonde. Nei giorni nuvolosi, quando la produzione solare balza su e giù, il controllore flessibile si adatta con fluidità, attingendo a batteria e rete solo quando realmente necessario. Complessivamente, il sistema fuzzy riduce l’uso della rete di circa un quarto rispetto alla situazione senza accumulo e abbassa i costi energetici di circa il 22–32 percento rispetto a strategie standard in configurazioni simili.

Cosa significa questo per gli edifici del futuro

Per proprietari di edifici e gestori di rete, il messaggio è chiaro: una strategia di controllo più intelligente può trasformare pannelli solari e batterie esistenti in un sistema energetico più affidabile ed economico. Abbracciando uno stile decisionale “morbido” che tollera l’incertezza invece di combatterla, il controllore di logica fuzzy migliorato mantiene le luci accese, riduce le bollette e preserva la salute delle batterie, anche quando sole e domanda sono tutt’altro che prevedibili. Con ulteriori sperimentazioni sul campo e studi a lungo termine, questo tipo di controllore potrebbe diventare un ingrediente chiave per rendere gli edifici più ecologici e resilienti.

Citazione: Naoui, M., Romdhane, M., Gacem, A. et al. Optimized battery energy management using an improved type-2 fuzzy logic approach. Sci Rep 16, 11469 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41490-7

Parole chiave: gestione dell’energia solare, controllo dello stoccaggio con batterie, ottimizzazione delle microreti, logica fuzzy, edifici intelligenti