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Analisi sulla robustezza dell’algoritmo MPPT RSE e sua integrazione nell’inverter

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Analisi sulla robustezza dell’algoritmo MPPT RSE e sua integrazione nell’inverter

Il rapporto descrive l’ottimizzazione dell’algoritmo d’inseguimento del punto di massima potenza MPPT sviluppato da RSE per l’integrazione in un inverter per impianti fotovoltaici. E’ stata inoltre analizzata la sua robustezza (in relazione agli errori di misura di alcune grandezze elettriche) allo scopo di semplificare l’hardware dell’inverter. Test comparativi indoor dimostrano che l’inverter con MPPT RSE, in condizioni meteo perturbate da frequenti ombreggiamenti parziali e variazioni di irraggiamento solare, produce un valore di energia superiore del 25% rispetto ad altri 3 inverter commerciali analizzati.

Le installazioni di sistemi fotovoltaici FV in aree urbane sono in continua crescita nel panorama energetico internazionale grazie alla riduzione dei costi e all’aumento della sensibilità della comunità verso una produzione di energia elettrica sempre più sostenibile. Tuttavia, eventuali ombreggiamenti dei moduli FV dovuti ad ostacoli nei pressi dell’impianto FV (camini, antenne, o edifici adiacenti), nonché le frequenti variazioni di irraggiamento solare (tipiche di giornate perturbate da frequenti passaggi nuvolosi), condizionano la forma della caratteristica potenza-tensione curva P-V della stringa fotovoltaica1 che può presentare molteplici punti di massimo locale. L’inverter fotovoltaico, cioè il dispositivo elettronico che converte l’energia continua prodotta dal sistema FV in energia alternata utile alla Rete Pubblica, deve operare in modo che la stringa FV lavori nel punto di massima potenza assoluto Pmax. Il compito di inseguire correttamente Pmax è affidato ad un algoritmo denominato Maximum Power Point Tracking (MPPT) che è implementato nel firmware dell’inverter. Gli algoritmi implementati negli inverter commerciali non sempre inseguono efficientemente Pmax causando perdite energetiche. Negli ultimi anni, RSE ha sviluppato un algoritmo MPPT innovativo (brevettato) ad elevate prestazioni e ha avviato la sua implementazione in un inverter commerciale. Per il funzionamento dell’algoritmo MPPT RSE è stato necessario sviluppare un apposito HW da interporre tra la stringa e l’inverter che misura alcune grandezze elettriche della stringa (corrente di cortocircuito Isc e tensione a vuoto Voc).

Il rapporto descrive:

• lo studio della robustezza dell’algoritmo in relazione agli errori di misura delle grandezze Isc- Voc, finalizzato all’identificazione di un HW meno complesso rispetto a quello realizzato precedentemente;

• l’ottimizzazione dell’algoritmo finalizzato a migliorare le sue performance in condizioni meteo fortemente variabili;

• test di performance comparativi tra 3 inverter commerciali e l’inverter con MPPT RSE.

Lo studio di robustezza dimostra che l’algoritmo MPPT RSE è robusto anche a fronte di ingenti errori di misura di Isc-Voc. Ciò ha permesso di identificare due soluzioni HW per la misura di Isc e Voc meno precise ma più semplici ed economiche.

I risultati dei test comparativi, eseguiti presso il laboratorio inverter di RSE, dimostrano che l’inverter con MPPT RSE, in condizioni meteo perturbate da frequenti ombreggiamenti parziali e variazioni di irraggiamento solare, produce un valore complessivo di energia superiore del 25% rispetto agli altri inverter analizzati. Inoltre ripetendo la stessa prova, sullo stesso inverter commerciale si è constatato una mancanza di ripetibilità (variabilità dei valori di efficienza2 fino all’8%), mentre l’inverter con MPPT RSE ha avuto delle performance ripetibili (variazioni di efficienza inferiori all’1%).

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