I ricercatori dell’Università East West del Bangladesh hanno sviluppato un nuovo metodo per analizzare i sistemi fotovoltaici bifacciali su terreni in pendenza. La nuova tecnica è una formulazione precursore che viene poi inserita nei modelli di simulazione fotovoltaica esistenti che non tengono conto dei parchi solari collinari.
“Una riformulazione completa per i bifacciali richiederebbe un notevole sforzo, quindi abbiamo proposto una fase di calcolo iniziale che può essere utilizzata, seguita da qualsiasi modello fotovoltaico convenzionale”, ha dichiarato a pv magazine l’autore corrispondente Mohammad Ryyan Khan.
“Il metodo proposto prevede il ricalcolo del percorso del sole e dell’irradianza (diretta e diffusa) rispetto a quella ‘vista da una superficie inclinata’ e l’inserimento di questi valori in un modello fotovoltaico convenzionale. Gli input aggiornati garantiscono che i risultati complessivi corrispondano a quelli di un impianto fotovoltaico su una superficie inclinata”, hanno affermato i ricercatori. “Siamo quindi in grado di progettare e analizzare impianti fotovoltaici per qualsiasi pendenza e orientamento senza dover riformulare altre parti dei modelli fotovoltaici esistenti”.
La tecnica si compone di tre parti: la modellazione del percorso del Sole su una determinata collina; la correzione dei valori di luce solare; e l’integrazione nei modelli esistenti. Nella prima fase, la coordinata globale viene ruotata in base all’orientamento e all’angolazione del pendio. Questo processo produce un percorso del Sole modificato dal punto di vista della superficie inclinata.
Nella seconda fase, l’irradianza orizzontale diffusa (DHI) viene ridotta in base al fattore di vista del pendio rispetto al cielo, mentre l’irradianza normale diretta (DNI) rimane invariata. Il nuovo valore di DHI tiene conto della limitata esposizione al cielo della superficie collinare. Nell’ultima fase, l’incidenza corretta e gli angoli solari vengono inseriti nei modelli fotovoltaici disponibili, che li trattano come se fossero terreni pianeggianti.
Il team ha validato il proprio modello in diversi modi. Un’autovalidazione ha rilevato un errore fino al 2% nella maggior parte dei casi, e il benchmarking con il software PVsyst, che può tenere conto degli alberi in pendenza, ha prodotto risultati simili. Infine, il team ha anche costruito un apparato sperimentale su piccola scala che includeva un array monofacciale di pannelli posizionato su una collina esposta a est con una pendenza di 20°. I pannelli sono stati posizionati in piano rispetto al pendio, a un’altezza di 51,5 cm e una larghezza di 28,5 cm.
“Questo esperimento è stato condotto sul tetto dell’East West University di Dhaka (23,8°N, 90,4°E) per 10 giorni tra febbraio e marzo 2022. L’energia prodotta è stata misurata ogni 2 minuti dalle 6:30 alle 18:00, quindi integrata nell’arco della giornata per ottenere la produzione energetica giornaliera”, ha spiegato il team. “Abbiamo utilizzato l’ irradianza orizzontale globale ( GHI) misurata come input per il modello combinato per simulare la produzione nella stessa configurazione e posizione. Il confronto tra la produzione energetica del nostro modello combinato e quella dell’esperimento ha mostrato un errore giornaliero inferiore al 3%”.
Infine, il team ha dimostrato il proprio modello, utilizzando la formulazione precursore con il software di simulazione PV-MAPS. Hanno testato un angolo di pendenza di 20°, su una collina esposta a nord, sud, est o ovest. Il pannello, monofacciale o bifacciale, è stato montato parallelamente al pendio. Nella simulazione bifacciale, hanno ipotizzato una bifaccialità pari a 1 (unità) e un’albedo pari a 0,2. Tutti i pannelli hanno mostrato un’efficienza del 16,8%, con un’altezza del pannello e del supporto di un metro.
L’analisi ha dimostrato che il sistema fotovoltaico bifacciale produce una potenza maggiore, come previsto, con un’energia annua dai sistemi fotovoltaici bifacciali su varie colline compresa tra 211,33 e 290,45 kWh/m2/anno e dal sistema fotovoltaico monofacciale che varia da 187,18 a 259,72 kWh/m2/anno.
“Nel complesso, il modello sviluppato semplifica l’implementazione di modelli numerici per array di pannelli bifacciali su terreni in pendenza. I modelli per parchi fotovoltaici mono/bifacciali, parchi fotovoltaici mono/bifacciali (a giunzione singola e tandem) a inseguimento e sistemi agrivoltaici possono ora essere implementati per sistemi corrispondenti su superfici in pendenza a scopo di previsione e analisi”, ha concluso il team.
Il nuovo approccio è stato presentato in ” Modellazione di qualsiasi configurazione di pannelli solari bifacciali su terreno inclinato: generalizzazione utilizzando una formulazione precursore “, pubblicato in Energy Conversion and Management: X.
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