Progetto di un circuito integrato per applicazioni fotovoltaiche

facciata-fotovoltaica-21CONTESTO:

Le celle fotovoltaiche permettono di convertire la radiazione solare in energia elettrica. La cella fotovoltaica e’ quindi un generatore di corrente proporzionale al flusso luminoso che la colpisce. La tensione ai suoi capi, invece, e’ pari al potenziale di barriera e tipicamente pari a 0.5-0.7V.

Un pannello fotovoltaico si ottiene connettendo in serie un certo numero di celle (tipicamente 96). Quando illuminato produce una corrente di qualche ampere (1-10A) e qualche decina di volt (30-50V). Un pannello fotovoltaico commerciale delle dimensioni di 1m x 1.6m produce circa 250W quando illuminato con un flusso radiante di 1000 W/m2.

Allo stato dell’arte, per massimizzare l’energia prodotta si agisce a diversi livelli:
– livello tecnologico: migliorando l’efficienza di conversione della cella (siamo vicini al limite teorico)
– livello sistema: inseguendo il “maximum power point” con un opportuno algoritmo implementato nell’inverter (MPPT)
– livello impianto: connettendo “opportunamente” più moduli in serie e parallelo

PROBLEMA:

Nel prossimo futuro vi sara’ un’ulteriore diffusione di questa tecnologia. In particolare si prevede che gli edifici saranno interamente rivestiti con moduli fotovoltaici in modo da raggiungere un impatto energetico quasi ZERO!
Purtroppo le condizioni di illuminazione sui diversi moduli che rivestono un edificio sono molto differenti (a causa di orientamenti diversi, ombre, condizioni di pulizia del modulo, temperatura) e questo ha un impatto pesantemente negativo sulle prestazioni complessive dell’impianto.

OBIETTIVO DELLA TESI:

Per superare il mismatch delle condizioni operative saranno necessari degli ottimizzatori di potenza, capaci di “estrarre” la massima energia da ciascun modulo. L’attività di tesi consiste nel progettare e realizzare un circuito capace di massimizzare l’energia fornita da un modulo fotovoltaico in TUTTE le possibili condizioni operative ed ambientali. E’ richiesta analisi, progetto, simulazione, realizzazione e misura del circuito su PCB. E’ inoltre richiesto di valutare l’integrabilita’ del circuito. Compatibilmente con le tempistiche dell’attività, sara’ anche possibile realizzare e misurare il circuito integrato progettato.

Per informazioni contattare:
Ing. Fabrizio Torricelli, email: fabrizio.torricelli[at]unibs.it, tel. 030 371 5511
Prof. Zsolt Kovacs, email: zsolt.kovacsVajna[at]unibs.it, tel. 030 371 5437