banner powerup fortronic 2024
DISMC: La Rivoluzione nell'Efficienza dei Pannelli Fotovoltaici

DISMC: La Rivoluzione nell’Efficienza dei Pannelli Fotovoltaici

Nell’ambito dell’energia rinnovabile, l’efficienza e l’affidabilità dei sistemi fotovoltaici potrebbero essere un problema. Un’importante tecnica in questo contesto è il doppio controller integrale a scorrimento (DISMC), che permette di ottimizzare la potenza estratta dai pannelli solari. Questo approccio, attraverso una commutazione dinamica a scorrimento, migliora significativamente il rapporto duty-cycle, aumentando l’efficienza dei pannelli anche in condizioni di ombreggiamento parziale.

Il Rapporto Duty-Cycle Scorrevole nei Convertitori Boost DC-DC

Il convertitore boost DC-DC ha un ruolo di prima importanza nel controllo e nella regolazione dell’energia prodotta dai pannelli solari. La regolazione del rapporto duty-cycle è fondamentale per massimizzare l’energia convertita, specialmente in un contesto nel quale le condizioni ambientali possono cambiare rapidamente. Attraverso il controllo a modalità di scorrimento, è possibile mantenere la stabilità e l’efficienza del sistema, adattandosi in tempo reale alle variazioni di carico e irraggiamento solare.

Cos’è un Maximum Power Point Tracker?

Un Maximum Power Point Tracker (MPPT) è un dispositivo che consente di estrarre la massima potenza possibile da un sistema fotovoltaico, adattando continuamente il carico alle condizioni variabili di irraggiamento solare e temperatura delle celle. Le curve P-V (potenza-voltaggio) e I-V (corrente-voltaggio) dei pannelli solari sono non lineari e dipendono fortemente da questi fattori, rendendo indispensabile l’uso di un MPPT per garantire l’operatività al punto di massima potenza (MPP). Questo sistema viene utilizzato spesso nei microinverter fotovoltaici.

CTA Lead gen Sensori

Un MPPT basato su un controllore a modalità di scorrimento (SMC-MPPT) offre vantaggi significativi in termini di inseguimento del MPP e stabilità operativa anche in presenza di incertezze nei parametri del sistema e nei carichi. L’SMC-MPPT è in grado di controllare sistemi non lineari utilizzando componenti come DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field-Programmable Gate Array) e microcontrollori, migliorando l’efficienza complessiva del sistema fotovoltaico.

Il DISMC

Il doppio controller integrale a scorrimento (DISMC) rappresenta un’evoluzione avanzata nel controllo degli MPPT. Sviluppato e validato presso il Centre of Excellence on Renewable Energy Systems, NIT Rourkela, il DISMC-MPPT dimostra un’efficacia superiore attraverso risultati sperimentali. La principale innovazione del DISMC è la capacità di realizzare una commutazione dinamica a scorrimento, che ottimizza il rapporto duty-cycle anche in condizioni di ombreggiamento parziale, migliorando così l’efficienza energetica dei pannelli solari.

Limiti e Soluzioni del DISMC

Nonostante i numerosi vantaggi, l’SMC-MPPT applicato ai convertitori DC-DC presenta alcune limitazioni, in particolare riguardo alla variabilità della frequenza operativa, che complica la progettazione dei circuiti di filtraggio. Tuttavia, il DISMC-MPPT supera questi ostacoli grazie alla sua capacità di gestione dinamica, garantendo prestazioni elevate e stabilità del sistema.

Applicazioni del DISMC-MPPT

Box di Raffreddamento Solare per lo Stoccaggio del Pesce in Mare

Una delle applicazioni più interessanti del DISMC-MPPT è il box di raffreddamento solare per lo stoccaggio del pesce in mare. Questo sistema utilizza l’energia fotovoltaica combinata con l’energia di rete per alimentare dispositivi termoelettrici, scambiatori di calore a flusso liquido e un sistema di controllo Arduino. La capacità di ottimizzare l’uso dell’energia solare rende questo sistema ideale per applicazioni marine, dove l’affidabilità e l’efficienza energetica sono cruciali.

Gestione dell’Energia nelle Microgrid

Un’altra applicazione significativa del DISMC-MPPT è la gestione dell’energia nelle microgrid, in particolare attraverso tecniche di load-shedding adattivo. Questo algoritmo rimuove selettivamente i carichi elettrici per mantenere la tensione del sistema entro i limiti nominali. La gestione decentralizzata e fase per fase del load-shedding consente di minimizzare il carico rimosso nel minor tempo possibile, garantendo la stabilità della microgrid anche in condizioni di variazione dei carichi.

Simulazione e Validazione

L’efficacia del DISMC-MPPT e delle tecniche di load-shedding può essere testata utilizzando piattaforme di simulazione avanzate come PSCAD/EMTDC v5.0.2. Queste piattaforme permettono di risolvere equazioni differenziali nel dominio del tempo per rappresentare accuratamente i sistemi elettromagnetici ed elettromeccanici, offrendo un ambiente robusto per la validazione delle strategie di controllo.

Conclusioni

L’implementazione del doppio controller integrale a scorrimento (DISMC) nei sistemi MPPT rappresenta un significativo avanzamento nella gestione dell’energia fotovoltaica. Attraverso una commutazione dinamica a scorrimento, il DISMC-MPPT ottimizza l’efficienza dei pannelli solari, specialmente in condizioni di ombreggiamento parziale. Le applicazioni in settori come lo stoccaggio del pesce in mare e la gestione dell’energia nelle microgrid dimostrano la versatilità e l’efficacia di questa tecnologia, rendendola una componente fondamentale per i sistemi fotovoltaici avanzati.

Redazione Fare Elettronica