Valutazione del comportamento elettrico e termico di impianti fotovoltaici (FV) innovativi: l'uso di moduli FV bifacciali in facciate ventilate e sistemi agrivoltaici

Negli ultimi anni, il mondo ha affrontato sfide sempre più urgenti legate alla produzione, al consumo e alla sostenibilità dell'energia. La minaccia incombente del cambiamento climatico si accompagna alle preoccupazioni per la sicurezza energetica e l'esaurimento delle risorse. Infatti, la crisi energetica, caratterizzata dalla diminuzione delle riserve di combustibili fossili, dalla volatilità dei prezzi dell'energia e dal degrado ambientale, ha portato a riconoscere sempre più l'urgente necessità di diversificare e decarbonizzare le forniture energetiche. Le fonti energetiche rinnovabili, come il solare, l'eolico, l'idroelettrico e la biomassa, offrono una promettente alternativa ai combustibili fossili, fornendo fonti di energia abbondanti, pulite e sostenibili. Al centro di questa transizione, la tecnologia fotovoltaica (PV) emerge come un attore chiave nel panorama energetico globale. Questa tesi di dottorato si propone di studiare la possibilità di aumentare le prestazioni dei moduli fotovoltaici affrontando il problema della diminuzione dell'efficienza all'aumentare della temperatura; a tal fine sono state studiate due tecniche di raffreddamento passivo: l'implementazione di materiali a cambiamento di fase (PCM) e la realizzazione di facciate a ventilazione naturale. Inoltre, è stato affrontato il problema crescente del consumo di suolo, infatti in alcune regioni la realizzazione di impianti fotovoltaici su larga scala non è popolare, c'è la percezione che il suolo venga sottratto alle attività agricole tradizionali. La realizzazione di impianti agrivoltaici, se progettati correttamente dopo un'analisi sito-specifica, permette la coesistenza di entrambe le attività senza grosse perdite di resa. In effetti, già dalle prime analisi effettuate emergono potenziali benefici per entrambe le attività dal doppio uso del suolo. Nel capitolo 3 è stata sviluppata una simulazione fluidodinamica con il software Fluent per confrontare il comportamento di un modulo fotovoltaico convenzionale in configurazione standard con lo stesso modulo ma equipaggiato una volta con il PCM Rubitherm 28 e una volta con il Rubitherm 35. Come è emerso dallo studio, anche in questo caso è fondamentale valutare attentamente le condizioni operative in cui opera il sistema per ottenere il massimo beneficio. Il capitolo 4 si concentra sulle potenzialità delle facciate ventilate. Anche in questo caso, il software Fluent è stato utilizzato per simulare prima un prototipo realizzato presso l'Università di Catania e poi la facciata di un edificio reale in Svizzera. Grazie ai sistemi di monitoraggio installati in entrambi i casi, è stato possibile validare i risultati ottenuti e fornire dati di input molto vicini ai valori reali, anche se questo processo sarà migliorato in studi successivi. Inoltre, monitorando i due prototipi costruiti a Catania, è stato possibile confrontare il comportamento dei tradizionali moduli monofacciali e dei più innovativi bifacciali. Questi ultimi giocano un ruolo fondamentale nei sistemi agrivoltaici di cui si parla nel capitolo 5. Qui vengono riuniti gli studi condotti utilizzando il System Advisor Model (SAM) e il software PVsyst. In particolare per valutare l'efficienza energetica e agricola raggiungibile e la sua possibile riduzione

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2024

Author dc:creator

• ARENA, ROBERTA

Contributors dc:contributor

• GAGLIANO, Antonio

• PV modules, energy
• bifacial PV module
• Ventilated façade
• BiPV Building Integrated PV system
• agrivoltaic
• Phase Change Material
• fluid-dynamic simulations
• moduli fotovoltaici
• energia
• moduli bifacciali
• facciate ventilate
• sistemi fotovoltaici integrati
• agrivoltaico
• materiali a cambiamento di fase
• simulazioni fluidodinamiche

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/641467

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/641467