Portugalská fotovoltaická zařízení spoléhají na monitorovací řešení Spolehlivý a ekonomický provoz solárního parku

Společnost Wirtgen Invest Holding GmbH se sídlem v německém Neustadt (Wied) investuje do rozšíření obnovitelné energie v Portugalsku. V letech 2020 a 2021 vybudovala Wirtgen Invest s partnery šest fotovoltaických zařízení.

Mezi tyto partnery patří společnost WiNRG GmbH z Hamburku, která na poli obnovitelných energií působí již od roku 2005. Zaměstnanci firmy řídí rozsáhlé projekty a transakce větrných a fotovoltaických zařízení pro své zákazníky po celém světě. Projektový tým doplňují společnosti EPC Conecon GmbH ve funkci projektového manažera, Zebotec GmbH jako systémový integrátor pro řízení a monitorování fotovoltaických systémů, QOS Energy coby poskytovatel analytického softwaru a společnost Phoenix Contact.

Podle Německého svazu energetického a vodohospodářského průmyslu (BDEW) pochází více než polovina portugalské elektřiny z obnovitelných zdrojů energie. Pohled na instalovaný výkon ukazuje, že důležitou roli hrají především vodní a větrné elektrárny, zatímco fotovoltaika se téměř nevyužívá. To se právě teď výrazně mění. Do konce roku 2021 byla v Portugalsku vybudována volně stojící zařízení s celkovým výkonem 1,7 GWp. Prognózy do roku 2030 počítají s dalším rozšířením o více než 9 GWp. Monitorovací řešení od společnosti Phoenix Contact jsou nainstalována již v šesti portugalských fotovoltaických parcích.

V polovině roku 2021 byl ve městě Moura úspěšně připojen k síti pátý park. Nachází se na jihovýchodě Portugalska blízko hranice se Španělskem a zahrnuje více než 130 000 fotovoltaických modulů, které vyrábí jmenovitý výkon 49,4 MWp. Fotovoltaické zařízení se napájí přímo do elektrické sítě vysokého napětí prostřednictvím nově vybudované trafostanice. Elektřina se pak prodává v rámci dlouhodobé smlouvy o nákupu elektrické energie (PPA).

Společně se sousedními fotovoltaickými zařízeními Amareleja a Ferreira do Alentejo, parky Cartaxo a Santarem severně od Lisabonu a zařízením v Lagosu v Algarve pak bude Moura vyrábět více než 325 milionů MWh zelené elektřiny ročně. To umožní zásobovat více než 80 000 čtyřčlenných domácností a ušetřit 140 000 tun CO₂.

Vzhledem k tomu, že jednotlivé fotovoltaické parky jsou konstruovány podobně, vysvětlíme koncepci na příkladu elektrárny ve městě Moura. 525 prostorově úsporných připojovacích skříní generátoru sbírá proudy ze 7350 fotovoltaických řetězců a předává je stejnému počtu měničů SHP75 od společnosti SMA. V připojovací skříni generátoru jsou vedení DC chráněna a zajištěna proti přepětí. To je důležité, protože volně stojící zařízení jsou kvůli své ploše a exponované poloze obzvláště ohrožena proudy blesku a přepětím. Se svodiči proudu blesku a svodiči přepětí od společnosti PhoenixContact lze značně zvýšit dostupnost solárního parku. Přístroje splňují normy EN 50539-11 a UL 1449 (3. vydání) pro přepěťovou ochranu ve fotovoltaických instalacích a mají schválení KEMA. Při údržbě je možné připojovací skříně generátoru odpojit od napětí, a servisní práce tak provést bezpečně.

Střídavé napětí přeměněné měniči se přenáší do 20 trafostanic instalovaných v poli, kde se přeměňuje z 0,4 kV na 30 kV. Předtím, než může být solární energie dodána do místní elektrické sítě, transformátory přemění odebrané střídavé napětí z 30 kV na 60 kV v místě připojení k síti. Měřicí přístroje zde zaznamenávají parametry sítě a předávají je centrálnímu regulátoru napájení. Decentralizovaná zařízení na výrobu energie musí přispívat k vysoké stabilitě sítě. Za tímto účelem určují odpovědní provozovatelé sítí rozsahy, které je třeba dodržet, pro frekvenci a napětí sítě a jalový výkon u fotovoltaických zařízení v příslušných podmínkách připojení k síti. Regulátory pro zařízení na výrobu energie (regulátory EZA) pro kontrolu zaznamenávají v bodech síťového spojení existující napětí a jalový výkon. Na základě těchto údajů pak přístroje Phoenix Contact určí odpovídající regulační hodnoty a předají je měničům, které je možné v případě potřeby upravit.

Kromě výroby elektřiny generují velké solární parky, jako je Moura, velké množství dat, která je třeba shromažďovat, zpracovávat a vyhodnocovat, aby bylo možné následně vyhodnotit, jak hospodárně fotovoltaické zařízení pracuje. Proto se u každé z 20 trafostanic nachází datalogger. Přístroje pracují v režimu automatické detekce, a proto lze všechny systémy instalované ve fotovoltaickém parku snadno připojit pomocí technologie Plug & Play. Protože není nutná žádná konfigurace, značně se zkracuje čas potřebný pro uvedení do provozu. Správce měničů integrovaný v dataloggeru přijímá data z měničů prostřednictvím ethernetu a přenáší je do malé řídicí jednotky AXC1050 z produktové řady Axiocontrol, která je rovněž integrovaná. AXC1050 kromě toho zaznamenává data z připojených povětrnostních snímačů.

V solárním parku Moura je instalováno celkem šest meteorologických stanic se 14 modulovými teplotními snímači, osmi pyranometry, dvanácti referenčními články, dvěma snímači směru větru, dvěma snímači rychlosti větru a dvěma kombinovanými snímači pro teplotu, vlhkost vzduchu a tlak vzduchu. Povětrnostní snímače od společnosti Phoenix Contact se připojují přímo pomocí protokolu Modbus k řídicímu systému. Protože jsou předem parametrizované, mohou získané meteorologické údaje ihned předávat. Namísto jednotlivého propojení každého snímače je lze snadno propojit do série pomocí přípojek M12 s rozvodkami Y. Tím se citelně sníží náklady na propojení přímo na místě a zjednoduší připojení snímačů do celého systému. Ve srovnání s kompaktními meteorologickými stanicemi jsou snímače, které nabízí společnost Phoenix Contact, samostatnými moduly. Pokud nějaký přístroj vypadne, vymění se pouze tento snímač.

Pomocí povětrnostních snímačů může provozovatel vyvodit závěry o výkonu svého solárního zařízení – tzv. výkonový poměr (Performance Ratio). Hodnota se vypočítá z poměru skutečného a cílového výnosu, přičemž skutečný výnos se stanoví na základě instalovaných přístrojů pro měření energie. Informace o cílovém výnosu poskytují pyranometry a referenční buňky, které jsou instalovány v úrovni modulu vodorovně a se sklonem 25°. Pokud je vypočtený výkonový poměr příliš nízký, může provozovatel odpovídajícím způsobem zasáhnout. Dataloggery rovněž přijímají digitální signály obsahující informace o teplotě transformátoru a stavu rozvaděče.

Veškerá data z měničů, povětrnostních snímačů, transformátorů a rozvodny jsou přenášena přes redundantní kruhovou strukturu optickým vláknem do centrální řídicí jednotky parku umístěné v kontrolním prostoru. Přesměrování na portál Asset Performance Management společnosti QOSEnergy probíhá jednoduše, a to díky otevřené a flexibilní řídicí platformě od společnosti Phoenix Contact. Konkrétní analýzy, výstrahy a zprávy vyplývající z dat následně zefektivňují pracovní procesy poskytovatele služeb O&M.

Inteligentní automatizační technika od společnosti Phoenix Contact nepřetržitě shromažďuje veškerá data ze šesti solárních parků, která jsou následně vyhodnocována řešením Asset Performance Management od společnosti QOSEnergy. Společnost Phoenix Contact poskytla společnosti WiNRGGmbH kompletní monitorovací řešení pro řízení solárních parků od záznamu dat na úrovni pole až po řízení napájení a vizualizaci. Díky tomu je zajištěn spolehlivý a ekonomický provoz solárního parku.

V tom případě na nás kontaktujte. Poradíme a společně najdeme optimální řešení.