Nuovo metodo di prova per superfici fotovoltaiche curve integrate nei veicoli (VIPV)

La Task Force 17 del Programma per i sistemi di alimentazione fotovoltaica dell'Agenzia internazionale per l'energia (IEA-PVPS) ha recentemente pubblicato un rapporto che illustra una nuova configurazione di prova per superfici fotovoltaiche curve integrate nei veicoli (VIPV).

Questa ricerca si basa sui risultati di uno studio di 8 giorni condotto nell'agosto 2023 a Le Bourget Dirac, in Francia. I risultati mostrano che la curvatura delle superfici VIPV può indurre disomogeneità di irradianza fino a 261 W/m² e disomogeneità di temperatura fino a 13 °C, rispettivamente.

Secondo i ricercatori, i VIPV con un raggio di curvatura di 3 metri perdevano il 17% della loro energia in condizioni di sole e il 6% in condizioni di pioggia rispetto alle superfici fotovoltaiche piane.

Durante l'esperimento, il team ha misurato le singole celle ogni minuto. Ha anche analizzato l'impatto del tetto fotovoltaico curvo sulle prestazioni, sull'uniformità dell'irradiazione solare e sulla temperatura.

I ricercatori hanno suggerito che per ottimizzare la resa energetica, i team di prodotto VIPV potrebbero aumentare il numero di canali di inseguimento del punto di massima potenza (MPPT) e prendere in considerazione la progettazione di una superficie fotovoltaica più piatta per ottimizzare naturalmente la raccolta di energia.

Tuttavia, ciascuna delle raccomandazioni di ottimizzazione presenta delle difficoltà. Bertrand Champion, coautore della Commissione francese per le energie alternative e l'energia atomica (CEA), ha dichiarato a PV Magazine: "Un tetto troppo piatto va controcorrente rispetto alla tendenza del settore automobilistico. Inoltre, un maggior numero di canali MPPT aumenta i costi dei pannelli e la complessità del sistema".

Chambion ha affermato che il rapporto è stato pubblicato per sensibilizzare i produttori di apparecchiature originali (OEM), le case automobilistiche, le parti interessate e i ricercatori del settore fotovoltaico sui fattori che incidono sulle prestazioni VIPV e sulle possibili soluzioni.

Il banco di prova per il monitoraggio fotovoltaico esterno descritto nel rapporto della Task Force 17 è stato progettato specificamente per le superfici solari curve delle autovetture. Il team lo ha utilizzato per monitorare l'irradiazione solare e la temperatura, nonché per raccogliere dati utili a misurare gli effetti e le disomogeneità dell'angolo di incidenza sulla superficie di un modulo VIPV.

Nella realizzazione del setup di prova, il team ha scelto di progettare una singola matrice di celle solari anziché utilizzare fotodiodi commerciali. "Questo è più semplice, più facile da integrare e più rappresentativo dell'applicazione finale", spiega Champion. Le misurazioni risultanti possono essere utilizzate per convalidare il modello.

Il dispositivo utilizza celle solari PERC a 9 barre gemelle di dimensioni M6, disposte in una matrice 5x5, dotate di termocoppie, sensori di irraggiamento e temperatura. Sono inoltre presenti data logger multicanale, multiplexer, un modello di tetto VIPV e un sistema di gestione dell'energia (EMS) dedicato per il monitoraggio dei dati di irraggiamento e temperatura minuto per minuto.

Le misurazioni vengono effettuate su singole celle ogni minuto. Il pannello di prova è stato testato in tre scenari meteorologici in un luogo libero da ostacoli: pioggia, sole e cielo nuvoloso. Era orientato verso sud e montato in modo da rappresentare l'orientamento casuale del veicolo durante la fase di parcheggio.

In futuro, i ricercatori raccomandano un progetto di un anno per raccogliere dati rappresentativi, sottolineando che i test dovrebbero essere condotti anche in altre località.