Il settore dei trasporti è responsabile in Europa di circa il 25% delle emissioni di gas serra, ed è quindi importante intervenire in tale ambito con la proposta di soluzioni energetiche sostenibili. Per contribuire al raggiungimento degli obiettivi climatici posti dall’Unione Europea, RSE ha svolto in questo triennio uno studio su una tecnologia in via di espansione nota come “Vehicle Integrated Photovoltaics” (VIPV), che si presenta come soluzione potenzialmente efficace per aumentare l’autonomia di percorrenza dei veicoli elettrici utilizzando l’energia solare, e quindi favorire la transizione verso una mobilità più sostenibile.

Il progetto di ricerca RSE è stato orientato allo studio di alcuni degli aspetti ritenuti ancora critici per una diffusione capillare della tecnologia e l’ottimizzazione della producibilità energetica. In relazione al generatore fotovoltaico, sono stati sviluppati e caratterizzati dei primi mini-moduli con celle a multi-giunzione (MJ) che hanno mostrato un’efficienza di conversione intorno al 30%, in accordo con le previsioni teoriche presentate nell’annualità precedente.

Sono stati, quindi, svolti dei primi confronti prestazionali fra un modulo al silicio con layout elettrico ottimizzato e i mini-moduli con celle a MJ, confermando le migliori performance dei secondi. Poiché il trasferimento di energia dai moduli PV alla batteria (o al motore elettrico) avviene tramite convertitori DC/DC le cui performance possono variare sensibilmente passando da condizioni di lavoro statiche a quelle dinamiche, RSE ha svolto uno studio approfondito sulla dinamica delle variabili che caratterizzano il sistema VIPV in condizioni operative reali, completando un setup sperimentale per la misura delle grandezze elettriche del modulo PV e di quelle ambientali ad alta velocità di acquisizione.

Per testare gli algoritmi MPPT è stato sviluppato un software avanzato che, oltre a consentire un filtraggio dei dati acquisiti, permette di arricchire il set di dati generando curve intermedie che approssimano le condizioni operative che intercorrono tra un’acquisizione e l’altra. Le curve I-V così generate, in intervalli temporali che si avvicinano di più a quelli di reazione dei convertitori DC/DC, sono state utilizzate dal software per simulare il comportamento degli algoritmi MPPT, consentendo di effettuare confronti prestazionali, a partire da condizioni dinamiche più vicine a quelle reali.

Sono stati testati due algoritmi MPPT, tra cui uno espressamente sviluppato da RSE per l’applicazione VIPV ed uno basato sulla logica Perturba & Osserva (P&O). I primi test condotti su dataset statici hanno dimostrato che l’algoritmo sviluppato da RSE è in grado di individuare correttamente il punto di massima potenza nel 99% dei casi, mentre raggiunge un’efficienza dinamica del 92%, contro il 70% mostrato dell’algoritmo di tipo Perturba & Osserva (P&O).

La ricerca condotta ha permesso di accrescere le conoscenze sulla tecnologia VIPV considerando le criticità che ancora la caratterizzano, e stabilire i passi futuri da compiere per poterne così migliorare le prestazioni attraverso opportune tecnologie PV e dispositivi di controllo e conversione, contribuendo ad un avanzamento tecnologico verso soluzioni innovative per la mobilità sostenibile.