Models and Methods for the identification of degradation processes in photovoltaic panels

I sistemi fotovoltaici sono diventati uno dei pi`u promettenti fonti di energia rinnovabile negli ultimi anni. Inevitabilmente, questi sistemi affrontano differenti effetti di degradazione associati con le condizione ambientali e le condizione operative, difetti di fabbricazione, e condizione di mismatch che accelerano la degradazione. Il diagnostico di processi di degradazione `e diventato un’importante argomento per incrementare la affidabilit`a e l’efficienza degli dispositivi fotovoltaici. Questo cerca di massimizzare il performance degli dispositivi solari e contribuire per l’individuazione precoce per migliorare le attivit`a di manutenzione ad evitare perdite di energia e soldi. La contribuzione di questa tesi `e rivolta a proporre strumenti metodologici per realizzare individuazione precoce di effetti di degradazione in dispositivi fotovoltaici. Implementazioni online sono nel faretto perch´e loro portano il beneficio d’evitare modificazioni nella condizione operativa nominale degli dispositivi fotovoltaici. Per raggiungere quest’obbiettivo, questa tesi ha affrontato tre proposte principali per realizzare individuazione precoce di processi di degradazione in dispositivi fotovoltaici. Il primo approccio ha analizzato una selezione di metodologie analitiche oppure espliciti validati in studi precedenti con un buon performance nella modellazione di dispositivi fotovoltaici in buoni condizioni. In questa situazione, l’obbiettivo era testare la capacit`a per individuare effetti di degradazione in panelli fotovoltaici. L’approccio ha concentrato nella estimazione del resistore in serie dovuto a che molti fenomeni di degradazioni che succedono negli panelli fotovoltaici sono riflessi in variazioni del resistore in serie del modello elettrico di diodo singolo. Una comparazione di diversi metodi espliciti per stimare i parametri del modello usando curve tensione-corrente esperimentali di un pannello fotovoltaico operando in condizione normale e degradato `e stata proposta. Questo ha dimostrato che soltanto pochi metodi espongono sufficiente affidabilit`a per estimare di maniera giusta i parametri del modello in presenza di degradazione e bassa sensibilit`a agli fattori ambientali di operazione. Il secondo approccio si ha spostato a metodi di estimazione di parametri pi`u complessi come le tecniche di ottimizzazione. In questo ambito, le rete neurali (ANNs) sono usati per isolare difetti e fenomeni di degradazione succedendo negli panelli fotovoltaici. Nella letteratura `e conosciuto che i valori degli parametri del diodo singolo (SDM) associati col dispositivo fotovoltaico sono fortemente relazionati con effetti di degradazione e le sue variazione sono indicatori di degradazione nel pannello fotovoltaico. D’altra parte, i valori degli parametri che permettono identificare le condizione di degradazione sono sconosciuti a priori. Loro sono diversi da pannello a pannello e fortemente dipendente delle condizione ambientali, il tipo di tecnologia fotovoltaica, ed i processi di fabbricazione. Per questi motivi, per individuare di maniera giusta la presenza di degradazione, gli effetti ambientali ed i processi di fabbricazione devono essere correttamente filtrati. Questo approccio sfrutta la capacit`a intrinseca delle rete neurali perceptron multilayer per mappare due effetti nella sua architettura: 1) la relazione non-lineare che esiste tra i parametri di diodo singolo e le condizione ambientali, 2) gli effetti degli fenomeni di degradazione nella curva tensione-corrente (I-V), e pertanto negli parametri di diodo singolo. La variazione di ogni parametri, calcolate come la differenza tra l’uscita delle due fasi somministra una identificazione diretta del tipo di degradazione succedendo nel pannello fotovoltaico. Il metodo `e stato inizialmente testato usando le curve esperimentale di tensione-corrente fornite per il database del National Renewable Energy Laboratory (NREL) dove gli effetti di degradazione sono stati introdotti artificialmente e poi testati usando pochi curve esperimentali tensione-corrente con effetti di degradazione. .. [a cura dell'Autore]