INTELLIGENZA ARTIFICIALE: IL FUTURO DELLE BATTERIE AL LITIO, LA TESI DI VINCENZO
In questa intervista esclusiva, incontriamo Vincenzo, un giovane e talentuoso laureando in Ingegneria Informatica, che ha scelto Archimede Energia come palcoscenico per la sua tesi magistrale. Con una passione innata per l’intelligenza artificiale e un interesse crescente verso il settore delle batterie al litio, Vincenzo ha avuto l’opportunità di lavorare su un progetto ambizioso: lo sviluppo di un software di fault detection. Questo strumento innovativo promette di trasformare la produzione e la manutenzione delle batterie agli ioni di litio, migliorando l’efficienza e la sicurezza. Scopriamo insieme il suo percorso, le sfide affrontate e le prospettive future di questo promettente giovane ingegnere.
IL BACKGROUND
Ciao Vincenzo, puoi raccontarci un po’ di te? Cosa ti ha spinto a scegliere un progetto così innovativo per la tua tesi di laurea?
Ciao, sono Vincenzo, ho 25 anni e sono un laureando magistrale in Ingegneria Informatica presso l’Università degli Studi di Parma. Nel 2023, l’Ing. Manuele Conti di Archimede Energia mi ha presentato questo progetto di tesi, perfettamente in sintonia con il mio percorso accademico focalizzato sull’intelligenza artificiale. Era chiaro fin da subito il potenziale innovativo di questa tecnologia.
La tesi ha rappresentato un’opportunità straordinaria per applicare concretamente l’intelligenza artificiale ad un contesto industriale come Archimede Energia e vivere un’importante esperienza formativa.
Perché hai deciso di concentrarti sul settore delle batterie al litio e sulla produzione di Archimede Energia? Qual è l’aspetto più affascinante di questo settore?
Inizialmente lavoravo con Archimede Energia tramite Tecnogen, azienda produttrice di gruppi elettrogeni, e li aiutavo a sviluppare un portale web per la gestione delle loro batterie tramite sistemi IoT. Possiamo quindi dire che ho colto una serie di opportunità, cercando di partecipare a progetti interessanti e in linea con il mio percorso accademico. L’aspetto più affascinante è che il settore delle batterie agli ioni di litio è in continuo mutamento, creando sfide sempre nuove per chi ha voglia di sperimentare e mettersi in gioco.
Qual è stata la tua prima impressione quando hai iniziato a lavorare al progetto? Ti sei subito reso conto del potenziale del software di fault detection?
Ho pensato da subito che fosse un progetto interessante, ma con molte difficoltà intrinseche. Infatti, sebbene la mia tesi sia iniziata ufficialmente a marzo 2024, ho cominciato a documentarmi praticamente un anno prima, poiché leggendo un qualsiasi articolo si può comprendere la complessità di questo task. Allo stesso tempo, si può dire che le sfide più difficili abbiano il maggior potenziale, e i software di fault detection, così come il machine learning in generale, offrono prospettive significative.
IL PROGETTO DI TESI E IL SOFTWARE DI FAULT DETECTION
Puoi spiegarci brevemente in cosa consiste il software di fault detection che stai introducendo? Come funziona?
Inizialmente ho sviluppato vari algoritmi di diagnostica per confrontare le prestazioni di metodologie differenti. Questi possono essere divisi in due categorie:
- signal-based: include tutti i metodi che utilizzano tecniche come filtraggio, trasformazione, compressione e estrazione di caratteristiche per analizzare i dati;
- data-driven: utilizza patterns, statistiche e modelli di machine learning per analizzare i dati e prendere decisioni basate sui dati stessi.
Dopo di che ho deciso di unire tramite un sistema di voto pesato la diagnostica dei vari algoritmi ottenendo di fatto un sistema ibrido con prestazioni migliori rispetto al singolo algoritmo.
Quali sono i principali vantaggi di utilizzare un sistema di fault detection nella produzione di batterie al litio?
Un sistema di fault detection, come quello implementato, è un automatismo che consente di effettuare un controllo in tempo reale, permettendo di risparmiare ore di lavoro, poiché i tecnici in qualsiasi azienda rappresentano una risorsa preziosa e limitata.
Hai riscontrato particolari sfide tecniche nello sviluppo del software? Come le hai superate?
Gli algoritmi signal-based richiedono l’implementazione di regole che diventano tanto più complesse quanto più articolato è il sistema da rappresentare, come nel caso delle batterie agli ioni di litio. Gli algoritmi data-driven, invece, necessitano di dati di qualità e della capacità di allenare e adattare il modello alle problematiche affrontate. Infatti, mentre la seconda è responsabilità dello sviluppatore, la prima è il risultato di buone procedure e di una visione a lungo termine.
In che modo il software di fault detection può influire sull’efficienza e sulla sicurezza nella produzione di batterie?
Nei vari test eseguiti in laboratorio, l’algoritmo di fault detection ha rilevato anomalie, conformi agli standard di Archimede Energia, mesi prima rispetto alle segnalazioni dei clienti. Pertanto, allo stato attuale, l’algoritmo sviluppato porterebbe il servizio clienti e il monitoraggio delle batterie a un livello superiore, migliorando l’efficienza dell’assistenza di Archimede Energia e la sicurezza dei clienti.
Come influisce questo sulla qualità complessiva del prodotto finale?
I difetti delle batterie soffrono di uno spiacevole effetto a cascata, poiché un problema può dar luogo alla nascita o all’aggravamento di altri. Pertanto, rilevare e risolvere tempestivamente un problema riduce l’insorgere di problematiche successive, contenendo i costi e migliorando la qualità del prodotto. L’algoritmo di fault detection creato rileva danni alle celle e incongruenze nel pacco batteria, permettendo di risolvere il problema molto più velocemente rispetto allo stato attuale e limitando l’effetto a cascata sopra citato.
INNOVAZIONE E SOSTENIBILITÀ
Come pensi che questo software possa influenzare il futuro della produzione di batterie? Vedi applicazioni più ampie?
L’intelligenza artificiale non è un oracolo onnipotente; attualmente, il termine si riferisce principalmente a AI deboli, sistemi progettati per svolgere compiti specifici. Pertanto, gli ingegneri informatici hanno il compito di adattare ogni modello al problema proposto, permettendo così infinite possibili applicazioni. Limitandosi al campo delle batterie agli ioni di litio, questi stessi modelli potrebbero essere utilizzati per stimare lo stato di carica (SOC), lo stato di salute (SOH) o per consigliare il valore di corrente in ingresso, al fine di prolungare la vita utile delle batterie (RUL).
La sostenibilità è un tema caldo, soprattutto quando si parla di batterie al litio. In che modo il fault detection può contribuire a rendere la produzione più sostenibile?
Il compito di una batteria è definito in kWh, ovvero la quantità di kW necessaria in un’ora per un determinato utilizzo. Quando la batteria perde circa il 30% della sua capacità, viene considerata non più idonea al suo attuale impiego. Da qui si aprono due strade:
è possibile valutare i kWh che è ancora in grado di erogare e assegnarle un compito più adatto alle sue attuali capacità, donandole così una seconda vita;
oppure, siccome le batterie tendono ad allineare i kWh erogabili a quelli della cella con la capacità più bassa nel pacco batteria, è possibile prolungare la vita utile mantenendo tutte le celle al di sopra di una soglia considerata accettabile per il suo attuale utilizzo.
L’algoritmo di fault detection è applicabile nel secondo punto, poiché consente di prolungare la vita delle batterie agli ioni di litio e di ridurre al minimo il tempo intercorso tra l’effettiva rottura e l’intervento del servizio clienti, che rappresenta un periodo di inattività nell’utilizzo della batteria (di conseguenza un costo per il cliente).
IL FUTURO
Quali consigli daresti a uno studente che vuole intraprendere una tesi o una carriera nell’automazione industriale o nell’intelligenza artificiale applicata come te?
L’università offre molte conoscenze, ma è solo un punto di partenza. Alcuni sostengono che i primi anni di lavoro possano essere considerati come una sorta di specializzazione. Io sono riuscito ad anticipare i tempi, vivendo quest’esperienza contemporaneamente alla laurea magistrale. Il mio primo consiglio è di parlare con i professori, poiché tra di loro c’è sempre qualcuno con contatti in varie aziende. Il secondo consiglio è di impegnarsi al massimo, mettersi in gioco e cogliere tutte le opportunità disponibili, poiché impegno e dedizione ripagano sempre. Pertanto, prima o poi, le occasioni arriveranno.
Ci puoi anticipare qualcosa sui prossimi passi della tua carriera o del progetto che stai sviluppando?
Archimede Energia è parte di una holding che acquista batterie da loro. Questo implica che, creare un gruppo di ricerca e sviluppo per questo progetto porterebbe vantaggi non solo ad Archimede Energia, ma a chiunque sia legato ai loro prodotti. Non posso prevedere come evolverà il progetto, ma considerando i risultati raggiunti e i pareri positivi espressi da esperti del settore, professori e dottorandi, sarebbe uno spreco abbandonarlo senza dargli il giusto riconoscimento.
Domande finali
C’è un aneddoto particolare legato al tuo lavoro su questo progetto che vorresti condividere con noi?
Una cosa che apprezzo e di cui sono grato è che Archimede Energia, non avendo un’esperienza focalizzata nel settore dell’intelligenza artificiale, mi ha lasciato carta bianca, affidandosi a me e ai consigli del dottorando e dei professori che mi hanno seguito. Inoltre, hanno cercato contatti con esperti del settore per ottenere pareri e suggerimenti utili.
Se potessi fare un salto temporale nel futuro, come ti immagini la produzione di batterie e l’impatto della tecnologia che stai sviluppando?
Non è necessario immaginarlo, il futuro è già qui, ma alcuni ne hanno le chiavi in mano e altri no. Oggi, grazie al software, in qualsiasi settore è possibile ottenere prestazioni ed efficienza inarrivabili. Il monitoraggio e il controllo delle batterie agli ioni di litio, essendo il sistema di stoccaggio più efficiente sul mercato, ha compiuto passi da gigante negli ultimi anni. Questa tecnologia è ormai consolidata nel settore automotive e si sta rapidamente diffondendo in tutti i settori che fanno uso di batterie agli ioni di litio.
Noi di Archimede Energia ringraziamo Vincenzo per il prezioso contributo e cogliamo l’occasione per sostenere tutti i giovani che, come lui, affrontano le sfide del presente con determinazione e passione. Crediamo fermamente che, con ambizione e fiducia nelle proprie capacità, si possano raggiungere traguardi importanti.
Se desideri maggiori informazioni sui nostri progetti o collaborazioni, non esitare a contattarci: siamo sempre pronti a dialogare e ad accogliere nuove sfide.
