Algoritmo predittivo per la gestione del sistema di accumulo di un impianto fotovoltaico residenziale connesso alla rete pubblica

Usage of photovoltaic energy is growing constantly due to different ad justified reasons. This kind of energy source gives different problems. The main is that the energy production is limited to the daily hours and only if the sky is mainly clear, the consumer is forced to buy form the grid the energy for the nocturnal energy requirements. For a more efficient use of photovoltaic energy, it’s necessary to insert an electrochemical accumulator system, in this way it is possible to reduce levy on grid electricity. The battery system is useful when the photovoltaic modules stop the production or when the grid is not able to absorb the excess from the photovoltaic production. The thesis proposes two control algorithms for the batteries: the first one manage the accumulator instantaneously; the second algorithm uses the meteorological previsions in order to optimize the cash flow for the user with an algorithm based on the Dynamic Programming. The method is applied on a lithium ion battery with specific performance in terms of capacity and transferred current. The different methods have been deeply analysed for defining the manage algorithms and to create simulations with different prediction periods and uncertainty levels. The methods have been compared and the results highlighted the respective vantages and, in particular, the limits for the predictive method, which is mainly incisive in the summer simulations. The limits for the predictive method requires an advance study to justify a real implementation.

L'utilizzo dell'energia fotovoltaica è in costante crescita per diversi e giustificati motivi. D'altra parte questa fonte energetica pone diversi problemi fra cui il principale è che la produzione fotovoltaica è limitata alle ore diurne della giornata e solo se il cielo è prevalentemente sereno, costringendo l’utenza ad acquistare energia dalla rete per il proprio fabbisogno notturno. Per un più efficiente uso dell’energia fotovoltaica è necessario inserire un sistema di accumulo di energie elettrica per ridurre il prelievo dalla rete, utile quando i pannelli fotovoltaici non producono o quando la rete non è in grado di assorbire gli eccessi di produzione fotovoltaica. La tesi propone due algoritmi di controllo della batteria: il primo gestisce in modo ottimale l'autoconsumo domestico (metodo istantaneo); il secondo utilizza anche le previsioni metereologiche per ottimizzare il flusso di cassa dell'utente con un algoritmo basato sulla Programmazione Dinamica nella gestione della batteria. Il metodo è applicato alle batterie Ioni di Litio, caratterizzate da specifiche prestazioni in termini di capacità e corrente trasferita. I metodi sono stati analizzati in dettaglio per definire gli algoritmi di gestione e permettere le necessarie simulazioni anche con diversi periodi di predizione e livelli di incertezza. I due metodi sono confrontati ed i risultati hanno evidenziato i rispettivi vantaggi ed in particolare i limiti del metodo predittivo che è efficace soprattutto nel funzionamento estivo. I limiti del metodo predittivo richiedono un ulteriore studio per giustificarne la realizzazione in un apparato di gestione della batteria di accumulo.