Modellistica di un impianto fotovoltaico in differenti condizioni di irraggiamento e validazione sperimentale

Un impianto fotovoltaico è un sistema elettrico composto da celle che sfruttano l’energia solare per produrre elettricità direttamente. Le tipologie di tali impianti si raggruppano in due categorie: la prima comprende quelli denominati ‘ad isola’ utilizzati per alimentare utenze senza connessione alla rete nazionale (esempio baite o rifugi). La seconda comprende gli impianti connessi ad una rete di distribuzione esistente gestita da terzi (grid-connect). Gli impianti fotovoltaici devono avere un inverter che sia anche in grado di inseguire il punto di massima potenza istante per istante garantendo così il massimo rendimento anche con irraggiamento non uniforme (MPPT). L’obiettivo di questa tesi consiste nella creazione di un modello matematico del campo fotovoltaico, il quale, in funzione dell’irraggiamento solare dei pannelli (non necessariamente uniforme) e delle tensioni di funzionamento, fornisca la corrente e la potenza prodotta dal campo. Questo modello potrebbe consentire quindi la verifica ed eventualmente la definizione di una strategia di controllo per l’ottimizzazione del punto di funzionamento del sistema nelle differenti situazioni di irraggiamento solare. Sinora non è mai stato realizzato un simulatore di impianto fotovoltaico in grado di replicare la curva caratteristica corrente-tensione con insolazione non uniforme e, tale realizzazione apre possibilità di ricerca sullo sviluppo di applicazioni per gli inverter fotovoltaici. In tale modello matematico, sono state effettuate delle semplificazioni che hanno permesso di ridurre i calcoli e il processo di determinazione dei parametri introducendo approssimazioni di lieve entità, soprattutto nell’intervallo di funzionamento di nostro interesse. Dalle prove effettuate abbiamo constatato che tale approssimazione è sufficiente per lo scopo del modello ossia, poter costruire un simulatore in modo da testare gli inverter per impianti fotovoltaici.