במסגרת מחקר של ד"ר שמעון לינייקין מהמח' להנדסת מכונות ומכטרוניקה

פאנלים סולארים מאוד שימושיים היום לייצור חשמל "ירוק" ע"י המרת אנרגיה ישירה מאנרגיית קרינה של שמש לחשמל. לשיטה זו יתרונות רבים, כגון ידידותיות לסביבה, מחסור בחלקים נעים, חוסר גזים ונוזלים מסוכנים, דורש טיפול מינימאלי, אין רעשים, ועוד.

עם זאת, יש גם חסרונות כגון: תהליך הייצור די יקר. שדות סולאריים פוטווולטאים צריכים שטחים גדולים ופועלים רק חלק מהזמן (בשעות היום כשיש אור שמש). הספק חשמלי, הנוצר על ידי פאנלים סולאריים תלוי בגורמים רבים כמו ערך קרינת שמש, עננות, טמפרטורת אוויר, לחות באוויר, צפיפות אבק וחול באווירה, צל חלקי, אזימוט וזווית גובה שמש, וכו'.

השפעה של הפרמטרים האלה משתנה לפי מיקום גיאוגרפי שונה (לפי קו רוחב). וכן משתנה לפי תהליך הייצור. ישנם פאנלים אפקטיביים יותר אבל יקרים יותר, לעומתם יש זולים יותר אך פחות יעילים. לכל טכנולוגיה יש יכולת שונה באופן משמעותי לייצר חשמל.

כל הגורמים שהוזכרו משנים את הערכים שלהם בצורה רציפה ובלתי תלויה אחד בשני. כך, בכל רגע מסוים, הצרכן צריך לבחור את היחס המסוים של מתח וזרם שנוצר כדי להשיג הספק חשמלי מירבי בעומס. זאת הסיבה שצריך מכשיר למעקב נקודת כוח מרבי (MPPT) נוסף. ובנוסף צריך להפוך את מתחי הזרם הישר – DC של פנלים שונים, למתחי זרם חלופין – AC, לתזמן עם הרשת ולהזין לרשת.

מכלול הפעילויות האלה דורשות מהמהנדס את היכולת לתכנן את המערכת התפורה למקום ולתנאים סביבתיים ספציפיים. לקחת בחשבון את כל הפרמטרים ולשמור את הפשרה בין גורם אקונומי לבין תפוקת הספק של המערכת. מטרת המחקר היא לספק את המודלים המתמטיים לפאנלים סולאריים מסוגים שונים למהנדס. שימוש במודלים האלה יגבירו את היכולות לייעול המערכת על ידי אופטימיזציה לפי קריטריונים שונים.

את המודלים ניתן לבצע כביטויים מתמטיים ועל ידי מעגל חשמלי שקול. פרמטרים של המודל ניתן לחלץ ישירות מהנתונים של היצרן בלי מדידות מעבדה נוספות. מודלים זאת מועילים לניבוי הכוח שנוצר במקום ספציפי, בתנאים סביבתיים מסוימים, לבחור את אלגוריתם ה- MPPT, כדי לבדוק את הבטיחות של המערכת עם ממיר DC / AC נתון.