Analysis of large-scale photovoltaic plants: a comparative study of project configurations in italy

This thesis presents a comparative analysis of large-scale photovoltaic systems in Italy, focusing on the technical and economic performance of different configurations. Amidst growing investments in renewable energy, Italy's PV sector exemplifies significant progress supported by favourable policies and optimal climatic conditions. Through detailed case studies of two PV projects, Pedagaggi and Fiumesanto, this work evaluates energy productivity, financial performance, and long-term viability. The analysis employs PVsyst software to simulate energy yield and assess performance metrics under varying environmental and technical conditions. The Pedagaggi plant, featuring single-axis tracking technology, and bifacial modules, demonstrates superior energy efficiency with a Performance Ratio (PR) of 84% and specific energy production of 1.876 kWh/kWp/year. In contrast, the Fiumesanto plant, utilizing fixed structures, achieves a PR of 81% and specific production of 1.494 kWh/kWp/year, reflecting site-specific constraints and technical configurations. Economic evaluations incorporate Levelized Cost of Energy (LCOE), Payback Time (PBT), and Internal Rate of Return (IRR) to assess project profitability. The findings highlight that both configurations meet the necessary thresholds for investment viability, and show the advantages of tracking systems with bifacial modules in maximising energy capture and revenue in high irradiation areas, while fixed systems with string inverters maintain cost efficiency in constrained environments and minimise losses due to potential system failures and shutdowns of the plant. This research highlights the strategic trade-offs in PV plant design and offers insights to optimize investments in renewable energy infrastructure, addressing Italy’s ambitious energy transition goals.

Questa tesi presenta un’analisi comparativa di impianti fotovoltaici su larga scala in Italia, concentrandosi sulle prestazioni tecniche ed economiche di diverse configurazioni. In un contesto di crescenti investimenti nelle energie rinnovabili, il settore fotovoltaico italiano evidenzia progressi significativi supportati da politiche favorevoli e condizioni climatiche ottimali. Attraverso studi di caso dettagliati su due progetti fotovoltaici, Pedagaggi e Fiumesanto, questo lavoro valuta la produttività energetica, le prestazioni finanziarie e la sostenibilità a lungo termine. L’analisi utilizza il software PVsyst per simulare la resa energetica e valutare i parametri prestazionali in condizioni ambientali e tecniche variabili. L’impianto Pedagaggi, caratterizzato da tecnologia a inseguimento monoassiale, e moduli bifacciali, dimostra un’efficienza energetica superiore con un Performance Ratio (PR) dell’84% e una produzione specifica di 1.876 kWh/kWp/anno. Al contrario, l’impianto Fiumesanto, che utilizza strutture fisse, raggiunge un PR dell’81% e una produzione specifica di 1.494 kWh/kWp/anno, riflettendo vincoli specifici del sito e configurazioni tecniche. Le valutazioni economiche integrano il costo livellato dell’energia (Levelized Cost of Energy, LCOE), il tempo di recupero dell’investimento (Payback Time, PBT) e il tasso di rendimento interno (Internal Rate of Return, IRR) per analizzare la redditività dei progetti I risultati evidenziano che entrambe le configurazioni soddisfano le soglie necessarie per la redditività dell'investimento e mostrano i vantaggi dei sistemi a inseguimento con moduli bifacciali nel massimizzare la cattura di energia e i ricavi nelle aree ad alto irraggiamento, mentre i sistemi fissi con inverter di stringa mantengono l'efficienza dei costi in ambienti vincolati e riducono al minimo le perdite dovute a potenziali guasti del sistema e arresti dell'impianto. Questa ricerca mette in luce i compromessi strategici nella progettazione degli impianti fotovoltaici e offre indicazioni per ottimizzare gli investimenti nelle infrastrutture di energia rinnovabile, contribuendo al raggiungimento degli ambiziosi obiettivi di transizione energetica dell’Italia.