Sviluppo di un modello ottimizzato per il monitoraggio delle prestazioni di impianti fotovoltaici in presenza di ombre = Development of an optimized model for monitoring the performance of photovoltaic plants in the presence of shadows

Il presente lavoro di tesi è incentrato sullo sviluppo di una procedura ottimizzata per il monitoraggio delle prestazioni di impianti fotovoltaici soggetti a fenomeni di ombreggiamento, in cui non sia possibile effettuare una modellazione delle ombre attraverso appositi software di simulazione. La procedura proposta si basa sul confronto tra la produzione effettiva dell’impianto, misurata tramite appositi strumenti, e la produzione stimata tramite l’applicazione di un modello semi-empirico. I valori di produzione fotovoltaica stimati con il modello svolgono la funzione di benchmark, ovvero rappresentano il valore atteso qualora l’impianto operasse in maniera ottimale nelle condizioni operative reali. L’analisi del discostamento tra la produzione misurata e la produzione stimata permette di evidenziare eventuali anomalie e malfunzionamenti dell’impianto analizzato. La procedura proposta necessita, come grandezze di ingresso, uno storico di misure dei valori di temperatura dell’aria, di irradianza globale incidente sul piano dei moduli e di potenza generata dall’impianto fotovoltaico ed i valori storici di irraggiamento medio giornaliero in condizioni di cielo sereno, per ogni mese dell’anno, per la località del sito di installazione. Nel modello di stima della potenza generata dall’impianto fotovoltaico, per quantificare l’effetto dei fenomeni di ombreggiamento sulla produzione, viene implementato un fattore correttivo apposito, il cui valore può variare tra la prima metà della giornata e la seconda, per tenere in considerazione la variabilità delle ombre nell’arco della giornata. Tale fattore correttivo è espresso con una equazione cubica, i cui coefficienti sono determinati attraverso un processo di ottimizzazione, che viene svolto separatamente per ciascun mese del semestre invernale, da ottobre fino a marzo, per stimare la variazione dell’effetto dei fenomeni di ombreggiamento nell’arco dell’anno. Nella procedura proposta, è presente un’analisi comparativa, attuata tramite il calcolo di apposite metriche di errore, tra il modello utilizzato e un modello ricavato da letteratura per valutarne l’accuratezza. All’interno del lavoro di tesi la procedura per il monitoraggio delle prestazioni di sistemi fotovoltaici è applicata a due impianti del Politecnico di Torino, il primo caratterizzato da una potenza installata pari a 600 kWp, mentre il secondo da 50 kWp.