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DIAGNOSTICA E IDENTIFICAZIONE DEI PARAMETRI IN SISTEMI FOTOVOLTAICI E DI ACCUMULO DI ENERGIA

L’interesse del mercato verso sistemi che includono sia fonti energetiche rinnovabili (in particolare: array fotovoltaici) che elementi di accumulo quali batterie è in forte crescita. Infatti, in tempi recenti, i vantaggi economici derivanti dall’iniezione in rete della potenza prodotta da un campo fotovoltaico, grazie agli incentivi statali, sono stati superiori all’utilità di utilizzare sul posto l’energia stessa. Questa politica ha creato grandi problemi alla gestione della rete di distribuzione dell’energia elettrica. A seguito della crisi economica e finanziaria mondiale, poi, gli incentivi statali sono stati fortemente ridimensionati, se non addirittura cancellati, e l’interesse verso sistemi in grado di accumulare localmente l’energia prodotta dal campo fotovoltaico, specialmente in applicazioni domestiche, è cresciuto fortemente. Evidentemente non si intende rinunciare alla connessione alla rete, ma l’obiettivo è quello di rendere l’utente indipendente da malfunzionamenti del sistema di distribuzione, eventualmente dovuti a catastrofi naturali, riducendo al tempo stesso l’onere della gestione dello scambio di energia attraverso la rete.Un sistema di produzione elettrica di tipo domestico integrato, che inglobi un array fotovoltaico e una batteria per l’accumulo dell’energia, è tipicamente dotato di un sistema per la valutazione della produttività energetica dell’array e dello stato di carica della batteria. La prima funzione è di fondamentale importanza per la diagnostica dei pannelli e per fornire all’utente una previsione del ritorno dell’investimento. Inoltre, la corretta determinazione dello stato di carica e altri parametri della batteria permette un ottimale sfruttamento dell’elemento di accumulo e un allungamento della sua durata di vita.Il nucleo della proposta consiste nello sviluppo di metodi e di algoritmi di identificazione dei parametri e di diagnostica, con particolare attenzione ad aspetti di efficacia implementativa degli algoritmi in sistemi embedded e di esecuzione degli stessi durante il normale funzionamento del sistema, sia esso la sorgente fotovoltaica o l’elemento di accumulo, senza la disconnessione dello stesso dalla sua funzione principale. Uno degli approcci che sarà oggetto di studio e di ricerca è quello basato sull’analisi in frequenza di batterie e pannelli. Si cercherà di sfruttare al meglio le condizioni operative tipiche dei pannelli e delle batterie – e particolari situazioni ricorrenti nel funzionamento e facilmente identificabili – per effettuare l’analisi durante il normale funzionamento del sistema (in linea) piuttosto che quando il dispositivo è “fuori linea” (ovvero non in tempo reale), come tipicamente accade. Inoltre, sarà necessario individuare o sviluppare modelli di complessità computazionale ridotta e tecniche adatte per l’estrazione dei parametri significativi dei modelli a partire dai dati dell’analisi in frequenza. Ciò consentirà di avere utili informazioni per il monitoraggio e la diagnostica, quali lo stato di carica e di salute per le batterie e la produttività energetica per i pannelli fotovoltaici, e anche l’ottimizzazione in linea delle tecniche di controllo del sistema (ad es. MPPT). Sulla base delle tecniche sviluppate, si cercherà anche di valutare l’efficacia delle tecniche per applicazioni fuori linea, ai fini dello sviluppo di apparati per la diagnostica non distruttiva e la qualificazione rapida delle batterie e dei pannelli di secondo utilizzo.Nel progetto si studieranno anche topologie di conversione e tecniche di controllo dedicate alla riconfigurazione di pannelli fotovoltaici ed al bilanciamento attivo di celle in batterie. Tali problematiche presentano numerose affinità.