Studio teorico, numerico e sperimentale degli effetti termici sulle prestazioni dei sistemi di conversione della radiazione solare attraverso la tecnologia fotovoltaica

Abstract tesi – Dott. Antonio Ferraro (matr. 63294) “Studio teorico, numerico e sperimentale degli effetti termici sulle prestazioni dei sistemi di conversione della radiazione solare attraverso la tecnologia fotovoltaica” Obiettivi principali: caratterizzazione spaziale del campo di temperatura su un modulo fotovoltaico per analizzare gli effetti sulle sue prestazioni elettriche. Nell’ambito della ricerca sulle caratteristiche delle celle e dei moduli fotovoltaici, si è sempre fatto affidamento su una cosiddetta temperatura media di cella 𝑇𝑐, senza averne una definizione sulla distribuzione spaziale precisa e puntuale. Allo studio numerico del modello termoelettrico è stata affiancata una applicazione pratica della tecnologia fotovoltaica nel campo delle microgrid energetiche ed infine è stata svolta attività sperimentale volta a costruire la curva corrente-tensione per un modulo fotovoltaico. Descrizione dei capitoli • Capitolo 1: Il capitolo introduce l’energia fotovoltaica, come si ricava, la struttura di un pannello fotovoltaico, le grandezze elettriche che lo caratterizzano e gli effetti della temperatura e dell’irradianza su queste ultime. • Capitolo 2: Il capitolo presenta una descrizione teorica del bilancio di energia di un modulo e di una cella fotovoltaica in condizioni stazionarie e la soluzione analitica e numerica, calcolata con i metodi alle differenze finite. Presenta inoltre i modelli alla base di tutti i codici creati, analizzando nel dettaglio le differenze tra modello analitico e numerico. • Capitolo 3: In questo capitolo vengono descritti i casi test che sono serviti per arrivare alla definizione del modello termoelettrico di cella e modulo finale. Di ciascun caso vengono analizzate le problematiche affrontate, le soluzioni proposte e i risultati ottenuti. • Capitolo 4: In questo capitolo si parla diffusamente della versione finale del modello semianalitico per il calcolo delle correnti e delle temperature di cella e di modulo e sono stati descritti i risultati presentati al congresso UPEC tenutosi a Dublino nell’agosto 2023. • Capitolo 5: In questo capitolo si descrive una applicazione del modello analizzando il comportamento dinamico di una microgrid energetica per uso residenziale che include più tecnologie: impianto fotovoltaico, batteria e sistema ad elettrolizzatore e cella a combustibile alimentata ad idrogeno, il cui lavoro di ricerca è stato presentato al congresso ATI tenutosi a Bari nel settembre 2022 e ai congressi EFCH Svizzera delle sessioni 2021 e 2022. • Capitolo 6: Il capitolo descrive l’attività di ricerca sperimentale per la costruzione di un circuito di misura delle caratteristiche di corrente e tensione di moduli fotovoltaici effettuata presso il laboratorio di elettronica dell’Università Di Jaén.