Tesi, Sviluppo di Modelli Previsionali per Sistemi Fotovoltaici

Nel presente lavoro di tesi si descrivono e si validano sperimentalmente dei modelli per la previsione della potenza prodotta da un modulo (o da un campo) fotovoltaico assegnate le condizioni ambientali in cui lo stesso opera.
L’obiettivo è stimare la potenza prodotta da moduli fotovoltaici durante una giornata tipo di funzionamento. Una stima previsionale di questo tipo può essere utilizzata sia nella fase progettuale di un impianto fotovoltaico, sia per gestire al meglio una rete elettrica con una quota rilevante di potenza generata da fonti aleatorie. In particolare sono stati sviluppati diversi modelli analitici più o meno complessi, e si sono confrontate due tecnologie differenti di pannelli fotovoltaici: moduli monocristallini e policristallini. Un primo modello analitico prevede l’utilizzo esclusivo delle informazioni reperibili dal datasheet del modulo in questione. Il secondo metodo si basa sulla ricostruzione delle curve
caratteristiche I – V dei moduli in esame, sia mediante misure sperimentali direttamente effettuate sul pannello sia assegnate dal costruttore. Il metodo determina i parametri del circuito equivalente del modulo fotovoltaico effettuando una regressione ai minimi quadrati (fitting) sulle curve stesse. Un terzo metodo che si propone prevede di effettuare prove di misure sperimentali direttamente sui moduli mediante un generatore di tensione per ricavarne i parametri del circuito equivalente. Sebbene si siano sperimentati tutti e tre i metodi, solo il primo ha dato risultati accettabili sulla stima della potenza prodotta nell’arco di una giornata, con un errore sulla stessa inferiore al 5%. Per quanto riguarda il secondo metodo la potenza calcolata risulta essere sottostimata di circa 15 W nelle ore di punta; tale imprecisione tuttavia non è legata al modello utilizzato, ma è dovuta alle caratteristiche I –V misurate sperimentalmente alle quali il modello è stato applicato. Il terzo metodo si è scontrato con l’utilizzo di una strumentazione non adeguata rispetto alle indagini da sviluppare in quanto il raggiungimento del fondo scala del generatore di tensione non ha permesso una stima accurata della resistenza in serie dei moduli.
Per determinare la temperatura delle celle fotovoltaiche all’interno dei moduli si sono utilizzati il modello termico che si basa sulla NOCT (Normal Operating Cell Temperature), e il Sandia Thermal Model. Quest’ultimo è risultato più accurato per i moduli monocristallini, mentre il primo per i policristallini.