Study and improvement of a testing facility for photovoltaic and energy storage performance evaluation and load management

The objective of this thesis is to analyze the control system of the SolarLAB photovoltaic plant owned by Eni S.p.A. and located in Novara, illustrating the error corrections carried out and the improvements made to the system’s functionalities. The work was carried out starting from a version of the system that was completely lacking documentation and was affected by operational issues resulting from previously implemented hardware modifications. The installation, consisting of 24 photovoltaic panels of different types and an electrical storage system, is designed to monitor and analyze the performance of the modules under varying environmental conditions, as well as to manage the energy flows between the generation system, the storage system and the programmable AC load, ensuring optimal operation and preserving the condition of the components. The first two chapters provide a brief description of the original configuration of the plant, both from a hardware and software perspective. The control software, developed in LabVIEW, has been modified to improve its reliability, automation and usability for operators. The most significant changes, described in Chapter 3, include: automatic program startup and login, night-time management of the solar tracker, monthly data saving, correction of file timestamp, automatic anomaly logging and correction of the tracker inclination through feedback from an analog inclinometer. In addition, several minor modifications have been introduced to the control system, characterized by small additions and corrections. Finally, Chapter 4 focuses on an additional improvement aimed at a smarter management of the energy storage system, introducing an algorithm based on the forecast of the next day’s photovoltaic production in order to optimize battery charging and discharging cycles.

L’obiettivo di questa tesi è quello di analizzare il sistema di controllo dell’impianto fotovoltaico SolarLAB di Eni S.p.A., situato a Novara, illustrando le correzioni degli errori effettuate e i miglioramenti apportati alle funzionalità del sistema. Il lavoro è stato svolto partendo da una versione del sistema completamente priva di documentazione e caratterizzata da problemi di funzionamento derivanti da modifiche hardware precedentemente apportate. L'impianto, composto da un totale di 24 pannelli fotovoltaici di diversa tipologia e da un sistema di accumulo elettrico, ha come scopo quello di monitorare e analizzare le prestazioni dei moduli nelle diverse condizioni ambientali, nonché di gestire i flussi di energia tra il sistema di produzione, il sistema di accumulo e il carico programmabile in corrente alternata, garantendo un utilizzo ottimale e la conservazione dello stato dei componenti. Nei primi due capitoli è stata presentata una breve descrizione dell'impianto nelle condizioni originali, sia dal punto di vista hardware che da quello software. Quest'ultimo, sviluppato in ambiente LabVIEW, è stato oggetto di modifica al fine di migliorarne l'affidabilità, l'automazione e l'usabilità da parte degli operatori. Tra le modifiche apportate più rilevanti, descritte nel terzo capitolo, si hanno: l’avvio e il login automatici del programma, la gestione notturna dell’inseguitore solare, il salvataggio mensile dei dati, la correzione dell'orario di salvataggio dei file relativi alle elaborazioni effettuate, la registrazione automatica delle anomalie e la correzione dell’inclinazione del tracker mediante feedback da inclinometro analogico. Inoltre, sono state introdotte alcune modifiche di minore rilevanza al sistema di controllo, caratterizzate da piccole aggiunte e correzioni. Infine, nel quarto capitolo viene descritta un'ulteriore modifica dedicata ad una gestione più intelligente del sistema di accumulo, introducendo un algoritmo basato sulla previsione della produzione fotovoltaica del giorno seguente, in modo da ottimizzare la carica e scarica della batteria.