Sviluppo di modelli elettrotermici per pannelli fotovoltaici

In this work electro-thermal models are developed in order to forecast the power production of PV panels. Specifically, the models are characterized by the integration of the 5 parameters cell model within a complex thermal model, developed under steady-state and dynamic conditions. For each model 13 correlations’ sets for the calculation of convection coefficients are compared, in order to identify the most suitable expressions. The experimental activities are carried out on two monocrystalline silicon modules at the Solar Tech Lab of Politecnico di Milano; actual weather information are used in order to compare the models’ accuracy, hence neglecting the weather forecasting error. The results highlight that dynamic models adequately characterize the modules’ behaviour. Specifically, two selected correlations’ sets provided the lower errors: for those cases, the WMAE is approximately 1% -comparable with the uncertainty related to measuring instruments-, whereas the RMSE is included between 3 and 4 W for both modules.

Nel presente lavoro di tesi sono stati sviluppati modelli elettrotermici per la previsione di potenza elettrica prodotta da moduli fotovoltaici. Nello specifico i modelli implementati sono caratterizzati dall’integrazione del modello della cella a 5 parametri all’interno di un modello termico complesso, sviluppati in condizioni stazionarie e dinamiche. Per ogni modello sono stati confrontati 13 set di correlazione per il calcolo dei coefficienti di scambio termico convettivo, al fine di individuare le formulazioni più adeguate. Le attività sperimentali sono state condotte su due moduli in silicio monocristallino presenti al Solar Tech Lab del Politecnico di Milano; sono stati utilizzati i dati meteo istantanei in modo da confrontare l’accuratezza dei modelli, eliminando l’errore collegato alle previsioni meteo. I risultati evidenziano come i modelli dinamici caratterizzino adeguatamente il comportamento dei moduli. In particolare sono stati selezionati due set di correlazioni che hanno fornito gli errori minori: per questi casi si hanno valori di WMAE intorno all’1% - confrontabili con l’incertezza associata agli strumenti di misura -, mentre il RMSE è compreso tra 3 e 4 W per entrambi i moduli.