Cosa è il Maximum Power Point Tracker (MPPT) ? L'MPPT è una sigla che riecheggia spesso nel contesto degli inverter fotovoltaici, la sua menzione è quasi inevitabile. In generale si sa che si tratta di qualcosa che serve per ottimizzare le prestazioni di un impianto fotovoltaico, ma spesso si ignora il principio su cui si basa e come si concretizza il suo effettivo funzionamento. Il Punto di Massima Potenza (MPP, Maximum Power Point) L’efficienza di un sistema fotovoltaico è strettamente correlata al suo punto di lavoro.  Tutti i sistemi fotovoltaici presentano una curva caratteristica Potenza-Tensione (Power Curve) ed una curva caratteristica Corrente-Tensione (I-V Curve), come rappresentato in foto sotto. Ora, dalla figura si evince come sia presente un punto specifico che corrisponde al punto di massima potenza del sistema (MPP, Maximum Power Point).  L’MPP non è altro che il punto di lavoro dove il sistema fotovoltaico trasferisce la massima quantità di potenza dall'array fotovoltaico all’inverter.  Il punto di massima potenza dipende sia dalle caratteristiche elettriche dell’array fotovoltaico (moduli FV, layout elettrico etc.) sia dall’irraggiamento solare e dalla temperatura ambientale. Conseguentemente, capiamo che il punto di lavoro ottimale cambia a secondo di diverse variabili.  L' inseguitore del punto di massima potenza (MPPT, Maximum Power Point Tracker) Dal momento in cui l'MPP può fluttuare in base alle suddette variabili e per poter migliorare l’efficienza dei sistemi fotovoltaici, gli inverter sono dotati di una funzione specifica progettata per regolare le tensioni e le correnti in gioco. Questo intervento mira a riconfigurare il punto di lavoro del sistema, assicurandosi di inseguire costantemente il punto di massima potenza.  Denominata Maximum Power Point Tracker (MPPT), questa funzione rappresenta una tecnica che permette di controllare le tensioni e le correnti ai terminali del generatore fotovoltaico per far sì che il punto operativo del sistema sia sempre il più vicino possibile al punto ottimale di lavoro. Il dispositivo MPPT individua quindi istante per istante il punto sulla caratteristica del generatore fotovoltaico per cui risulta massima l’efficienza. La potenza generata da un sistema fotovoltaico varia notevolmente a seconda del punto di lavoro sulla curva caratteristica tensione-corrente, la quale, a sua volta, è soggetta a variazioni istantanee legate alle condizioni di irraggiamento solare e alla temperatura. Queste variazioni causano lo spostamento del punto di massima potenza. Esistono varie tipologie di algoritmi MPPT che permettono di inseguire il punto di lavoro ottimale, ciascuna con i propri vantaggi e limitazioni. Nel corso degli anni, sono stati sviluppati algoritmi ibridi che integrano contemporaneamente diversi metodi, capitalizzando sui punti di forza di ognuno per ottenere prestazioni superiori. Nota Bene: I dispositivi MPPT sono una funzione tipica degli inverter On-Grid. Mentre nei contesti Off-Grid, si utilizzano inverter che prelevano energia esclusivamente dalle batterie e pertanto non si interfacciano direttamente con il sistema fotovoltaico, per questo motivo solitamente non hanno la funzione MPPT.  Algoritmi MPPT - Perturb & Observe (P&O) ed algoritmi ibridi Tra le tecniche MPPT più utilizzate e famose troviamo il Perturb and Observe (P&O). Il P&O opera attraverso cicli iterativi, ad ogni iterazione misura tensione e corrente in uscita dal sistema fotovoltaico per calcolare il punto di lavoro sulla curva P-V (potenza-tensione) del sistema. Successivamente regola/perturba la tensione in uscita al generatore FV in base al punto di lavoro.  Ogni iterazione del P&O comporta l'osservazione degli effetti della perturbazione applicata nel ciclo precedente e conseguentemente applica una nuova perturbazione.  Ovvero, ad ogni iterazione, la perturbazione imposta alla tensione provoca una variazione della potenza fornita dal generatore FV , dal segno di questa variazione dipende il segno della perturbazione di tensione che dovrà essere imposta successivamente:  se ∆P > 0 vuol dire che la potenza è aumentata, l’algoritmo sta andando nella direzione giusta, cioè quella che porta ad aumentare la potenza in uscita dal generatore FV, per cui la nuova perturbazione di tensione sarà nella stessa direzione della precedente. Questo vuol dire che se l’algoritmo alla iterazione precedente aveva imposto un ∆V > 0 continuerà ad aumentare la tensione, altrimenti continuerà a diminuirla;  se, invece, ∆P < 0 vuol dire che la potenza è diminuita, l’algoritmo sta andando nella direzione sbagliata, cioè quella che porta a diminuire la potenza in uscita dal generatore FV, per cui la nuova perturbazione di tensione sarà nella direzione opposta alla precedente. Perciò se l’algoritmo all’iterazione precedente aveva imposto un ∆V > 0 alla nuova iterazione imporrà un ∆V < 0 e viceversa.  Tuttavia, è stato notato che la sola applicazione dell'algoritmo P&O può generare problemi di accuratezza quando si verificano ampie variazioni di irraggiamento. In queste circostanze, l'algoritmo potrebbe non comprendere immediatamente la causa della variazione di potenza, se dovuta a una perturbazione ordinaria o a una variazione di irradianza. Di conseguenza, potrebbe compiere passi nella direzione errata prima di correggersi e convergere verso quella corretta. Nel frattempo, naturalmente, si verifica una perdita di energia poiché il generatore FV non opererebbe al Punto di Massima Potenza (MPP). Per superare queste problematiche, molti approcci integrano il P&O con altre tecniche come il metodo Constant Voltage (CV). Ovvero vengono utilizzati degli algoritmi "ibridi" o "modificati". Per esempio, attraverso il metodo Constant Voltage si vuole imporre un riferimento di tensione che sia il più vicino possibile alla tensione del punto MPP. Imponendo una tensione di lavoro fissa, si impedisce per esempio alla corrente di portarsi a zero.  Così facendo, l’algoritmo di ricerca valuta periodicamente se si sono verificate variazioni di una certa ampiezza nella curva caratteristica dell’array e, in tal caso, commuta il funzionamento da P&O a CV per poi riportarlo nuovamente a P&O ma a partire dal punto individuato sulla nuova curva. Esistono poi diverse altre varianti e tecniche che posson essere utilizzate come ad esempio Incremental Conductance (INC), Fractional Open-Circuit Voltage (FOCV), Model Predictive Control (MPC), Incremental Inductance (II). In chiusura, ogni algoritmo MPPT intraprende un percorso unico, radicato in concetti simili ma distinti. Sebbene le sfaccettature di ciascuna tecnica meritino approfondimenti ulteriori, ci auguriamo che questo articolo abbia fornito una panoramica utile sull'MPPT, illuminando il suo significato e l'importanza cruciale nel contesto dell'energia solare!