Applicazioni PV e BESS accoppiate per impianti su larga scala

Abstract

La tesi è stata redatta a seguito di tirocinio curricolare e in collaborazione con AFRY Italy S.r.l., sede italiana di una multinazionale europea di origine svedese attiva nel settore della consulenza. L’obiettivo è fornire una panoramica completa degli impianti fotovoltaici e dei sistemi di accumulo elettrochimico, con particolare attenzione alle loro applicazioni congiunte. Il primo capitolo introduce le caratteristiche fondamentali dei sistemi fotovoltaici, classificandoli per connessione alla rete, taglia e modalità di installazione. Sono trattati i principi delle celle al silicio, le principali tecnologie sul mercato, gli inverter fotovoltaici e le strutture ad inseguimento solare. È presente un’analisi dei parametri dei pannelli tramite datasheet ed una breve guida al dimensionamento. Il secondo capitolo descrive i sistemi BESS, le tecnologie di accumulo, il funzionamento delle celle elettrochimiche e le soluzioni costruttive containerizzate, con riferimento alle normative di sicurezza per il corretto posizionamento dei componenti. Sono analizzati tre container batterie commerciali, illustrandone la struttura modulare e i sistemi ausiliari. Sono presenti, inoltre, cenni agli inverter bidirezionali e al dimensionamento del BESS. Il terzo capitolo esamina le applicazioni congiunte PV e BESS, le modalità di accoppiamento, i benefici economici e di rete, la complementarità tra produzione rinnovabile e accumulo, i prezzi dell’energia e gli incentivi europei. Infine, è presentato un caso studio sull’impianto PV e BESS di Loznitza (Bulgaria), di cui si analizzano le prestazioni tecniche e finanziarie.

This thesis, developed from an official traineeship and in collaboration with AFRY Italy S.r.l., Italian branch of a European multinational born in Sweden operating in the consultancy sector. It aims to provide a comprehensive overview of photovoltaic systems and electrochemical storage systems, with particular focus on their combined applications. The first chapter introduces the fundamental characteristics of photovoltaic systems, classified according to grid connection, size and installation type. It covers the principles of silicon cells, the main technologies available on the market, photovoltaic inverters and solar tracking structures. An analysis of the parameters of PV modules is done based on one datasheet, and a brief sizing guide is also included. The second chapter describes BESS systems, storage technologies, the operation principles of the electrochemical cells and containerized solutions, with reference to safety standards for the proper placement of components. Three commercial battery containers are analyzed, illustrating their modular structure and auxiliary systems. Additionally, bidirectional inverters and relevant sizing criteria for BESS are briefly discussed. The third chapter examines the combined applications of PV and BESS systems, the possible coupling configurations, the economic and grid benefits, and the complementarity between renewable generation and storage, along with energy prices and European incentives. Finally, a case study on the PV and BESS plant in Loznitza (Bulgaria) is presented, analyzing its technical and financial performance.