Ottimizzare efficienza e sostenibilità: caricatore bidirezionale per batterie EV controllato da RNN con integrazione fotovoltaica

Auto che possono alimentare la tua casa

Immagina che la tua auto elettrica non si limiti a consumare l’energia solare pulita dal tetto, ma faccia anche da batteria di riserva per la casa quando manca la corrente. Questo studio esplora come rendere pratica ed efficiente quella visione combinando pannelli solari sul tetto, elettronica intelligente e un programma di apprendimento che mantiene il flusso di elettricità fluido in entrambe le direzioni.

Perché una ricarica più intelligente è importante

I veicoli elettrici si stanno diffondendo rapidamente, così come i pannelli solari. Tuttavia la maggior parte dei caricatori oggi trasferisce energia in una sola direzione, dalla rete all’auto, e utilizza metodi di controllo semplici che faticano quando cambiano irraggiamento e condizioni di rete. Gli autori sostengono che per sfruttare al meglio l’energia pulita servono sistemi di ricarica in grado di condividere potenza tra rete, auto e casa, reagendo in modo intelligente a nuvole, variazioni della domanda domestica e allo stato di carica della batteria del veicolo.

Un ponte di potenza bidirezionale

I ricercatori progettano un sistema di ricarica che collega tre attori: un campo di pannelli solari, la rete pubblica e la batteria di un veicolo elettrico. Al centro c’è un convertitore di potenza speciale in grado di innalzare o ridurre la tensione e, cosa cruciale, inviare energia in entrambe le direzioni. In modalità “rete verso veicolo” convoglia elettricità dai pannelli solari e, se necessario, dalla rete nella batteria. In modalità “veicolo verso casa” inverte il percorso così che l’auto possa alimentare gli elettrodomestici. Lo stesso hardware gestisce batterie piccole usate nei veicoli a due ruote e pacchi più grandi per auto familiari, dimostrando che un unico progetto può servire diversi tipi di veicolo.

Un caricatore che impara mentre lavora

Invece di affidarsi a un controllore tradizionale basato su regole, il team usa una rete neurale artificiale, un modello computazionale ispirato al modo in cui il cervello apprende dagli esempi. Nelle simulazioni al computer, questa rete osserva quanta corrente scorre dentro o fuori dalla batteria e quanta dovrebbe scorrere. Quindi regola i piccoli impulsi on/off che pilotano gli interruttori elettronici all’interno del convertitore. Poiché è stata addestrata su molti scenari diversi, può reagire rapidamente quando la potenza solare cala, quando la tensione di rete oscilla o quando la modalità operativa cambia tra carica dell’auto e alimentazione della casa. Rispetto ai classici regolatori proporzionale–integrale, raggiunge uno stato operativo stabile più velocemente e mantiene la corrente più vicina al valore desiderato.

Sfruttare al massimo la luce del sole

Il sistema è progettato per privilegiare l’energia solare ogni volta che è disponibile. In periodi soleggiati, la maggior parte della potenza di ricarica proviene dai pannelli, riducendo il prelievo dalla rete e le emissioni indirette. Quando arrivano nuvole o cala la sera, il controllore aumenta senza scosse il supporto dalla rete in modo che il guidatore riceva comunque una ricarica affidabile. In modalità fornitura domestica, la batteria dell’auto può alimentare il carico della casa mentre il sistema di controllo mantiene un’uscita stabile, anche quando il carico varia. In un’ampia gamma di casi di prova e per batterie a bassa e alta tensione, il caricatore simulato raggiunge efficienze superiori al 90 percento e mantiene tensioni e correnti entro limiti di sicurezza.

Cosa significa per gli utenti quotidiani

Per automobilisti e proprietari di casa, il lavoro indica caricatori che sono più di semplici prese. Un’auto connessa a questo tipo di sistema intelligente, consapevole del solare e bidirezionale potrebbe ricaricarsi in modo rapido ed efficiente nelle giornate soleggiate, dipendere meno dalla rete nelle ore di punta e fungere da fonte di energia di riserva silenziosa durante i blackout. Sebbene i risultati finora derivino da modelli al computer dettagliati più che da hardware fisico, suggeriscono che combinare pannelli solari, un convertitore bidirezionale e un controllore basato sull’apprendimento può trasformare i veicoli elettrici in partner energetici flessibili per case più pulite e resilienti.

Citazione: Poojary, R., Perumal, R. & Sachidananda, H.K. Optimizing efficiency and sustainability: ANN-controlled bi-directional EV battery charger with solar PV integration. Sci Rep 16, 15094 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46047-2

Parole chiave: ricarica veicoli elettrici, fotovoltaico, caricatore bidirezionale, controllo tramite rete neurale, vehicle to home