I ricercatori dell’Università Al-Ahliyya Amman in Giordania e dell’Università di Scienza e Tecnologia di Addis Abeba in Etiopia hanno sviluppato una nuova metodologia per tracciare il punto di massima potenza globale (GMPP) in sistemi fotovoltaici parzialmente ombreggiati.
Il GMPP definisce la capacità di un inverter di spazzare la curva IV di un sistema fotovoltaico e identificare la tensione dell'array alla quale si verifica il punto di massima potenza globale. Quando un sistema fotovoltaico si trova in condizioni parzialmente ombreggiate, la sua curva caratteristica di potenza-tensione in uscita genera più picchi locali. In queste condizioni, i metodi convenzionali di monitoraggio del punto di massima potenza (MPPT) potrebbero non riuscire a massimizzare la potenza in uscita poiché tracciano il punto di massima potenza locale (MPP) invece dell’MPP globale (GMPP).
"Il nostro modello offre vantaggi simulando una perdita di potenza inferiore del 33%, mostrando una capitalizzazione inferiore a tre volte rispetto ai metodi di stabilità alternativi", hanno affermato gli scienziati.
La metodologia proposta si basa sull'algoritmo genetico (GA), che è in grado di risolvere problemi di ottimizzazione vincolata e non vincolata basati su un processo di selezione naturale che imita l'evoluzione biologica, e sul backstepping controller (BSC), che è una tecnica ricorsiva comunemente utilizzata utilizzato per estrarre la massima potenza dal sistema fotovoltaico. Funziona suddividendo il problema del controllo non lineare in una serie di sottosistemi più semplici.
L'algoritmo BSC regola il segnale di modulazione di larghezza di impulso (PWM), che governa il funzionamento del sistema attraverso il convertitore collegato al carico, mentre l'algoritmo GA calcola i guadagni BSC per ottenere un risultato ottimale del sistema fotovoltaico. "L'obiettivo principale è accertare la tensione ideale del modulo fotovoltaico (PV), che è limitata all'interno dell'intervallo tra 0 V e la tensione a circuito aperto", hanno spiegato i ricercatori.
Il gruppo ha testato il nuovo approccio in un sistema fotovoltaico simulato situato a Maroua, in Camerun. Consisteva in tre pannelli da 55 W interconnessi in serie, un convertitore DC-DC e un carico resistivo con un valore di 150 Ω. "Si registra un notevole e significativo aumento della temperatura nell'area specificata, caratterizzata da condizioni aride e temperature elevate simili a quelle che si riscontrano in un clima semidesertico", spiegano gli accademici.
Hanno affermato che la tecnica proposta è stata in grado di raggiungere la stabilizzazione del sistema fotovoltaico in soli 0,06 secondi mostrando una resilienza "eccezionale". Hanno anche notato, tuttavia, che la nuova metodologia dovrà essere convalidata da esperimenti futuri. "Il nostro metodo ha rilevato e mitigato accuratamente gli effetti di ombreggiatura parziale, puntando al punto di massima potenza globale per ridurre al minimo la perdita di energia", hanno concluso.
I loro risultati sono stati introdotti nel documento "Miglioramento delle prestazioni MPPT per gli array fotovoltaici parzialmente ombreggiati attraverso il controllo backstepping con guadagni ottimizzati dall'algoritmo genetico," pubblicato inRapporti scientifici.
