الذكاء الاصطناعي وكفاءة الطاقة في المستقبل

أثار الذكاء الاصطناعي القلق بسبب استهلاكه الهائل للمياه والطاقة. ولكن العلماء يجربون أيضًا الطرق التي يمكن للذكاء الاصطناعي من خلالها مساعدة الناس والشركات على استخدام الطاقة بشكل أكثر كفاءة وأقل تلويثًا.

تمثل مراكز البيانات اللازمة لتغذية الذكاء الاصطناعي حوالي 1.5% من استهلاك الكهرباء في العالم العام الماضي، ومن المتوقع أن يزيد استهلاك الطاقة في تلك المرافق إلى أكثر من الضعف بحلول عام 2030، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية. ويمكن أن تؤدي هذه الزيادة إلى حرق المزيد من الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز، الذي يطلق غازات الاحتباس الحراري التي تساهم في ارتفاع درجات الحرارة وارتفاع مستوى سطح البحر والطقس المتطرف.

ولكن عند استخدام القوة الحاسوبية للذكاء الاصطناعي لتحليل استخدام الطاقة والتلوث، يمكن أيضًا أن يجعل المباني أكثر كفاءة، وشحن الأجهزة في الأوقات المثلى، وجعل إنتاج النفط والغاز أقل تلويثًا، وجدولة إشارات المرور للحد من انبعاثات المركبات.

يقول الخبراء إنه إذا استمرت مثل هذه الاستخدامات في النمو، فقد تساعد في تعويض الطاقة التي يستهلكها الذكاء الاصطناعي.

قال ألكسيس أبرامسون، عميد كلية المناخ بجامعة كولومبيا: "أنا متفائل جدًا بأنه في الوقت الذي سيستمر فيه استخدام الذكاء الاصطناعي في الزيادة"، "سنرى قدرتنا على المعالجة أكثر كفاءة بكثير، ونتيجة لذلك، لن يرتفع استهلاك الطاقة بالقدر الذي يتوقعه البعض."

كفاءة المباني: الصيانة والتبريد

قال بوب فرنش، كبير المبشرين في شركة 75F لأتمتة المباني، إنه يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لجعل المباني أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من خلال ضبط الإضاءة والتهوية والتدفئة والتبريد تلقائيًا بناءً على بيانات الطقس واستخدام الكهرباء وعوامل أخرى. يأتي حوالي ثلث التلوث بغازات الاحتباس الحراري في الولايات المتحدة من المنازل والمباني.

يمكن أن يكون السماح للذكاء الاصطناعي بجدولة تكييف الهواء والتدفئة حول وصول العمال ومغادرتهم أكثر كفاءة من ضبط منظم الحرارة يدوياً. وبخلاف ذلك، قد تكون غريزة العامل هي تفجير الهواء لضبط درجة الحرارة بسرعة. يمكن أن تكون منظمات الحرارة الآلية مفيدة بشكل خاص للمباني الأصغر حجماً حيث لا يكون إصلاح نظام التدفئة والتبريد بالكامل فعالاً من حيث التكلفة.

بالنسبة لتهوية المبنى، يمكن للأتمتة أن توازن بين كمية الهواء الخارجي المأخوذة ومقدار التدفئة أو التبريد اللازم للحفاظ على درجات الحرارة الداخلية.

يمكن للذكاء الاصطناعي أيضًا مراقبة احتياجات الصيانة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وغيرها من المعدات للتنبؤ بالأعطال واكتشافها قبل أن تؤدي إلى إصلاحات مكلفة.

وقال الخبراء إن هذه الأتمتة مجتمعة يمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة في المبنى بنسبة تتراوح بين 10% و 30%.

وقال زولتان ناجي، أستاذ خدمات المباني في جامعة آيندهوفن للتكنولوجيا: "هذه حرفيًا ثمرة منخفضة للغاية".

إيجاد أوقات فعالة من حيث الطاقة والتكلفة لشحن السيارات الكهربائية

يمكن للذكاء الاصطناعي جدولة الشحن الأكثر كفاءة للسيارات الكهربائية والأجهزة الأخرى مثل الهواتف الذكية.

وهذا يعني وضع جدول زمني للوقت الأفضل لسحب الطاقة من الشبكة، مثل أثناء الليل، عندما يكون الطلب والأسعار أقل، بحيث يقل احتمال أن يؤدي ذلك إلى حرق المزيد من الوقود الأحفوري على الشبكة.

قال أبرامسون: "لنفترض أنها فترة الذروة عندما يكون الجميع مشغّلين مكيفات الهواء، وأنا أدخل إلى منزلي وأقوم بتوصيل سيارتي بالكهرباء وأقوم بإعدادها بحيث لا تبدأ سيارتي بالشحن على الفور لأنها فترة الذروة".

في كاليفورنيا، قام برنامج تجريبي بتحويل الشحن إلى أوقات حيث يتوفر المزيد من الطاقة المتجددة، ووفر على العملاء المال.

يمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي أيضًا في تحسين كيفية تخزين أصحاب المنازل الذين لديهم ألواح شمسية للطاقة الزائدة في البطاريات.

الحد من حرق غاز الميثان من عمليات النفط والغاز

تستخدم شركة Geminus AI التي تتخذ من بوسطن مقراً لها التعلم العميق والاستدلال المتقدم لمساعدة شركات النفط والغاز على الحد من حرق غاز الميثان والتنفيس عن الغاز، وتقليل كمية الطاقة التي تستخدمها في الاستخراج والتكرير.

ويُعد الحد من انبعاثات غاز الميثان من بين أسرع المسارات لتجنب أسوأ آثار تغير المناخ، وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة. الميثان هو أحد الغازات الدفيئة القوية المسؤولة عن حوالي 30% من الاحتباس الحراري العالمي اليوم.

عندما يتراكم الضغط في أنابيب النفط والغاز، يتم إطلاق جزء من الغاز وحرقه لتخفيف الضغط، مما يضر بالكوكب ويهدر المال.

قال جريج فالون، الرئيس التنفيذي لشركة Geminus، إن بإمكانهم مراقبة شبكة الآبار والأنابيب واستخدام عمليات محاكاة تعتمد على الذكاء الاصطناعي لاقتراح تغييرات في إعدادات الضواغط والمضخات التي تلغي الحاجة إلى التنفيس والحرق. تقوم Geminus بذلك في ثوانٍ. وأضاف فالون أنه عادةً ما يستغرق المهندسون حوالي 36 ساعة لتشغيل عمليات المحاكاة التي تقدم توصيات مماثلة.

وقال فالون: "بينما نقوم بتوسيع نطاق هذا الأمر في جميع أنحاء الصناعة، هناك فرصة هائلة للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري".

العثور على النقاط الساخنة للطاقة الحرارية الأرضية

قامت شركة Zanskar الناشئة في مجال الطاقة الحرارية الأرضية ومقرها مدينة سولت ليك سيتي ببناء نماذج ذكاء اصطناعي لفهم باطن الأرض. وتستخدم الشركة هذه النماذج للعثور على البقع الساخنة للطاقة الحرارية الأرضية التي تم تجاهلها واستهداف الحفر.

تولد الطاقة الحرارية الأرضية الكهرباء بطريقة نظيفة عن طريق توليد البخار من حرارة الأرض الطبيعية واستخدامه لتدوير التوربينات. إنها إحدى الطاقات المتجددة التي تفضلها إدارة ترامب.

يقول المؤسسان المشاركان في شركة Zanskar كارل هويلاند وجويل إدواردز إنهما يقومان بمحاكاة وتقييم عدد كبير من السيناريوهات المحتملة تحت السطح لتقدير أماكن وجود جيوب من المياه الساخنة جداً. ومن هذا المنطلق، يختاران المواقع المثلى واتجاهات الحفر.

يقول هويلاند، الرئيس التنفيذي للشركة: "أصبح الذكاء الاصطناعي هو الحل لمشكلة الطاقة الخاصة به". "إنه يُظهر لنا طريقة لفتح الموارد التي لم تكن ممكنة بدونه."

في العام الماضي، اشترت Zanskar محطة طاقة حرارية أرضية ضعيفة الأداء في نيو مكسيكو. وقد أشارت نمذجة الذكاء الاصطناعي الخاصة بهم بنجاح إلى وجود خزان غير مستغل للطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن يعيد توليد الطاقة في المنشأة.

بعد ذلك، ركز هويلاند وإدواردز على موقع آخر في ولاية نيفادا، على الرغم من أن خبراء الصناعة أخبروهم أن هذا الموقع بارد للغاية بحيث لا يمكن أن يدعم محطة طاقة على نطاق المرافق. وقد قاما بالحفر وأعلنا عن اكتشافهما الثاني للطاقة الحرارية الأرضية في سبتمبر في ذلك الموقع.

تقليل انبعاثات حركة المرور

تستخدم Google بيانات الذكاء الاصطناعي وخرائط Google Maps لتحديد تعديلات إشارات المرور التي يمكن أن تقلل من حركة المرور المتوقفة والمتحركة لخفض التلوث. تتسبب سيارات الركاب والشاحنات الصغيرة في حوالي 16% من انبعاثات الغازات الدفيئة في الولايات المتحدة، وفقًا لبيانات وكالة حماية البيئة.

تم إطلاق مشروع الضوء الأخضر في عام 2023، وهو الآن في 20 مدينة في أربع قارات. أحدثها مدينة بوسطن، التي تشتهر بسوء حركة المرور فيها.

تحصل كل مدينة على توصيات من الذكاء الاصطناعي. ويحدد مهندسو المدينة ما يجب تنفيذه. تقول Google إن مشروع الضوء الأخضر يمكن أن يقلل من حركة المرور المتقطعة بنسبة تصل إلى 30%، مما يقلل من الانبعاثات بنسبة 10% ويحسن جودة الهواء.

تقول جولييت روثنبرغ، مديرة منتجات Google للأرض والذكاء الاصطناعي المرن: "نحن لا نزال في مرحلة الخدش لما يمكن أن يفعله الذكاء الاصطناعي".