Modello a diodo singolo
Il modello a diodo singolo è un circuito elettrico equivalente che rappresenta una cella fotovoltaica come un generatore di corrente, un diodo, una resistenza serie (Rs) e una resistenza di shunt (Rsh). I suoi parametri si ricavano dai punti della scheda tecnica, così può riprodurre le curve I–V e P–V di un modulo a qualsiasi irraggiamento e temperatura.
Il modello a diodo singolo è il modo standard di descrivere matematicamente il comportamento elettrico di una cella fotovoltaica. Rappresenta la cella come un circuito equivalente: un generatore che produce la corrente fotogenerata, un diodo posto ai suoi capi che cattura il comportamento della giunzione p-n, una resistenza di shunt (Rsh) che tiene conto delle dispersioni e una resistenza serie (Rs) che tiene conto delle perdite resistive nella cella e nei suoi contatti.
La sua forza è che generalizza a partire da una scheda tecnica. Un produttore pubblica solo pochi punti, tensione a circuito aperto (Voc), corrente di cortocircuito (Isc) e punto di massima potenza (Vmp, Imp), tutti misurati in condizioni di prova standard. Adattando i parametri del circuito equivalente perché il modello passi per quei punti, il modello a diodo singolo riesce poi a generare le curve corrente-tensione (I–V) e potenza-tensione (P–V) complete a qualsiasi altro irraggiamento e temperatura.
È questo che rende possibile una simulazione realistica. Una volta che ogni modulo ha una curva I–V accurata, le stringhe si costruiscono sommando le tensioni dei moduli a ciascun livello di corrente, e i collegamenti in parallelo sommando le correnti a ciascun livello di tensione. Il punto di massima potenza dell'inverter si trova poi sulla curva P–V combinata. Niente di tutto questo funziona partendo dal solo rendimento di targa: serve una curva che risponda correttamente alle condizioni.
Cattura anche i casi difficili. Poiché il modello è fisico, rappresenta come si comporta un modulo sotto ombreggiamento parziale, quando entrano in funzione i diodi di bypass e agli estremi di temperatura, dove Voc e Isc si spostano. Sono esattamente le situazioni in cui una semplice riduzione percentuale dà la risposta sbagliata.
Perché conta per gli installatori fotovoltaici
Il modello a diodo singolo è il motore silenzioso sotto una stima di resa affidabile. È la ragione per cui un preventivo modellato come si deve regge anche dopo la costruzione, persino su coperture ombreggiate o orientate male. SolarVis risolve il modello a diodo singolo per ogni modulo partendo dalla sua scheda tecnica, e poi costruisce sopra stringhe, ingressi MPPT e produzione oraria, così il numero che mostra al cliente è fondato sulla fisica e non su un'ipotesi piatta.
Domande frequenti
- Quali sono i cinque parametri del modello?
- La forma classica ne ha cinque: la corrente fotogenerata, la corrente di saturazione del diodo, il fattore di idealità del diodo, la resistenza serie Rs e la resistenza di shunt Rsh. Si risolvono in modo che il modello passi per i punti noti della scheda tecnica, cioè tensione a circuito aperto, corrente di cortocircuito e punto di massima potenza.
- Che differenza c'è tra modello a diodo singolo e a doppio diodo?
- Il modello a doppio diodo aggiunge un secondo diodo per rappresentare separatamente la corrente di ricombinazione nella regione di svuotamento, e questo migliora l'accuratezza a basso irraggiamento e per alcune tecnologie di cella. Il modello a diodo singolo è più semplice, richiede meno dati di ingresso ed è sufficientemente accurato per la stragrande maggioranza delle stime di resa, ed è per questo che resta lo standard di settore.
- Perché conta per le stime di produzione?
- Poiché riproduce la curva I–V reale, cattura il comportamento di un modulo sotto ombreggiamento parziale, ad alta temperatura e a irraggiamenti lontani dal nominale, condizioni che una riduzione forfettaria di rendimento non può rappresentare. Costruire le curve di stringa e di campo da curve accurate per singolo modulo è ciò che rende affidabile una resa simulata.
