Sul tetto dell’Istituto per la ricerca sull’energia solare (ISFH) di Hamelin, in Germania, i moduli solari sono stati collegati dopo l’installazione per formare una rete a maglie di diverse sottoreti.
L’istituto di ricerca sta testando questa soluzione per le applicazioni fotovoltaiche integrate negli edifici (BIPV), che spesso prevedono piccole aree, diversamente allineate o in ombra. L’elettronica vicina al modulo o integrata al suo interno consente di controllare e monitorare ciascun modulo in base alle mutevoli condizioni di irraggiamento. Inoltre, l’intera installazione rimane accessibile agli operatori di rete.
Finanziato dal Ministero Federale Tedesco per gli Affari Economici e la Protezione del Clima e avviato nel marzo 2020, il progetto mira a sviluppare nuove soluzioni per il fotovoltaico “intelligente”. Il coordinatore del progetto, Jens Friebe dell’Università Leibniz di Hannover, ha spiegato che l’obiettivo è “integrare gli inverter e la tecnologia digitale direttamente nel modulo fotovoltaico, migliorando così l’affidabilità, aumentando l’efficienza e riducendo allo stesso tempo i costi”. La comunicazione wireless tra i componenti e una configurazione di rete flessibile consentono una rapida installazione, con una riduzione dei costi da affrontare nella potenziale produzione in serie.
I moduli solari completamente integrati sviluppati per Voyager-PV includono un micro inverter e una tecnologia radio che opera nella banda libera da licenze di 2,4 gigahertz, consentendo la connessione tra moduli e componenti come i gateway. Gli aggiornamenti del software possono essere eseguiti in modalità wireless all’interno della rete.
I partner specializzati del progetto hanno sviluppato le necessarie antenne a slot, alimentate capacitivamente tramite un circuito stampato attraverso il retro del modulo. La società di ingegneria tedesca WHO ha fornito la tecnologia radio, mentre l’Istituto per la tecnologia ad alta frequenza e i sistemi radio dell’Università Leibniz di Hannover ha sviluppato la soluzione dell’antenna a slot. Optimel, specialista in tecnologie di invasatura, si è occupata della tecnologia di incapsulamento dell’elettronica. Il collegamento dell’elettronica di potenza direttamente alle singole stringhe di celle solari ha permesso di omettere i diodi di bypass, riducendo il potenziale di difetti e aumentando la resa energetica.
L’Istituto per i sistemi di azionamento e l’elettronica di potenza dell’Università Leibniz di Hannover ha sviluppato l’elettronica di potenza, utilizzando semiconduttori di potenza al nitruro di gallio (GaN) nell’inverter. SMA Solar Technology ha contribuito con la sua esperienza negli inverter e nella tecnologia di sistema, mentre l’Università di Stoccarda si è concentrata sull’affidabilità. ISFH è stata responsabile della ricerca sulla tecnologia dei moduli fotovoltaici.
Da maggio, il sistema dimostrativo di Hamelin trasmette dati, consentendo il monitoraggio dell’elettronica di potenza e la lettura di dati operativi come la corrente, la tensione e la temperatura del modulo.
“Con la rete a maglie allestita all’ISFH, è stato possibile dimostrare la stabilità e l’auto-ottimizzazione comunicativa di diversi moduli fotovoltaici”, hanno dichiarato i ricercatori. Diversi partecipanti al progetto hanno potuto accedere alla rete simultaneamente dalle loro rispettive sedi.
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