Las instalaciones fotovoltaicas portuguesas apuestan por las soluciones de monitorización Funcionamiento fiable y rentable de los parques solares

Wirtgen Invest Holding GmbH, con sede en Neustadt (Wied, Alemania) está invirtiendo en la expansión de las energías renovables en Portugal. En 2020 y 2021, Wirtgen Invest construyó seis instalaciones fotovoltaicas con sus socios.

Uno de los socios es WiNRG GmbH, de Hamburgo, que trabaja en el campo de las energías renovables desde 2005. Los empleados de la empresa gestionan grandes proyectos y transacciones de instalaciones eólicas y fotovoltaicas para sus clientes en todo el mundo. El director del proyecto EPC Conecon GmbH, Zebotec GmbH, como integrador de sistema para el control y la monitorización de instalaciones fotovoltaicas, el proveedor de software de análisis QOS Energy y Phoenix Contact completan el equipo del proyecto.

Según la Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (BDEW, organización empresarial alemana para la industria de la energía y el agua), más de la mitad de la electricidad de Portugal procede de energías renovables. Si echamos un vistazo a las capacidades instaladas vemos que sobre todo la energía hidroeléctrica y la eólica desempeñan un papel importante, mientras que la fotovoltaica apenas se utiliza. Actualmente, se está produciendo un cambio significativo en este sentido. Hasta finales de 2021, se habían construido en Portugal instalaciones al aire libre con una capacidad total de 1,7 GWp. Las previsiones hasta 2030 son de una nueva expansión de más de 9 GWp. Las soluciones de monitorización de Phoenix Contact ya están instaladas en seis parques fotovoltaicos portugueses.

A mediados de 2021, el quinto parque de Moura se conectó con éxito a la red. Está situado en el sureste de Portugal, cerca de la frontera española, y cuenta con más de 130 000 módulos fotovoltaicos que generan una potencia nominal de 49,4 MWp. La instalación fotovoltaica se alimenta directamente de la red eléctrica en el nivel de alta tensión a través de una subestación recién construida en el lugar. La electricidad se comercializa en el marco de un Power Purchase Agreement (PPA).

Junto con las instalaciones fotovoltaicas adyacentes de Amareleja y Ferreira do Alentejo, así como los parques de Cartaxo y Santarem, al norte de Lisboa, y la planta de Lagos, en el Algarve, Moura produce más de 325 millones de MWh de electricidad verde al año. Esto permite abastecer a más de 80 000 hogares de cuatro personas y ahorrar 140 000 t de CO₂.

Dado que los distintos parques fotovoltaicos tienen una estructura similar, el concepto se explica utilizando el ejemplo de la instalación de Moura. 525 cajas de strings compactas recogen las corrientes de los 7350 strings fotovoltaicos y las transmiten al mismo número de inversores SHP75 de SMA. En la caja de strings, los cables DC están protegidos contra sobretensiones y por fusible. Esto es importante, ya que las instalaciones al aire libre están especialmente expuestas a los peligros de las corrientes de rayo y sobretensiones debido a su superficie y ubicación. Con los dispositivos de protección contra corrientes de rayo y sobretensiones de Phoenix Contact se puede aumentar considerablemente la disponibilidad de los parques solares. Los equipos cumplen las normas EN 50539-11 y UL 1449 3rd ed para la protección contra sobretensiones en instalaciones fotovoltaicas y han sido aprobados por KEMA. En caso de mantenimiento, las cajas de strings pueden desconectarse de la tensión eléctrica para que los trabajos de asistencia técnica puedan realizarse con seguridad.

Las tensiones AC convertidas por los inversores se transmiten a 20 estaciones de transformadores instaladas en campo, donde se transforman de 0,4 kV a 30 kV. Antes de que la energía solar pueda inyectarse en la red eléctrica local, los transformadores convierten las tensiones AC recogidas en el punto de conexión a la red de 30 kV a 60 kV. Aquí, los equipos de medición registran los parámetros de la red y los comunican al controlador de alimentación central. Los sistemas de generación de energía descentralizados tienen que contribuir a una elevada estabilidad de la red. Para ello, los operadores de la red responsables establecen en sus condiciones de conexión a la red para instalaciones fotovoltaicas los umbrales que deben respetarse para la frecuencia y la tensión de red, así como la potencia reactiva. Para controlarlos, los reguladores de sistemas de generación de energía registran la tensión presente y la potencia reactiva en los puntos de interconexión de la red. Sobre esta base, los equipos de Phoenix Contact determinan los valores de regulación correspondientes y los transmiten a los inversores, que pueden ajustarse en caso necesario.

Además de la generación de electricidad, los grandes parques solares como el de Moura generan una gran cantidad de datos que hay que recopilar, procesar y evaluar para valorar posteriormente la rentabilidad de la instalación fotovoltaica. Por ello, se cuenta con un registrador de datos en cada una de las 20 estaciones de transformadores. Los equipos funcionan con un modo de detección automática, por lo que todos los sistemas instalados en el parque fotovoltaico pueden conectarse fácilmente mediante Plug and Play. Esto reduce considerablemente el tiempo de puesta en servicio, puesto que no se precisa ninguna configuración. El gestor de inversores integrado en el registrador de datos recibe los datos de los inversores a través de Ethernet y los transfiere al sistema de control de pequeñas dimensiones AXC 1050 de la familia de productos Axiocontrol, que también está integrado. Además, el AXC 1050 registra los datos de los sensores meteorológicos conectados.

En el parque solar de Moura se han instalado un total de seis estaciones meteorológicas con 14 sensores de temperatura de módulo, ocho piranómetros, doce celdas de referencia, dos sensores de dirección del viento, dos sensores de velocidad del viento y dos sensores combinados de temperatura, humedad y presión atmosférica. Los sensores ambientales de Phoenix Contact están directamente acoplados al sistema de control a través del protocolo Modbus. Como los equipos ya están parametrizados, están inmediatamente disponibles para transmitir los datos meteorológicos. En lugar de cablear cada sensor individualmente, las conexiones M12 con distribuidores en Y facilitan su conexión en serie. Esto reduce considerablemente el esfuerzo de cableado in situ y simplifica la integración de los sensores en el sistema global. A diferencia de las estaciones climáticas compactas, los sensores que ofrece Phoenix Contact son módulos individuales. Así, si un equipo falla, solo es necesario sustituir ese sensor.

Mediante el uso de los sensores meteorológicos, el operador puede sacar conclusiones sobre el rendimiento de su instalación solar, la llamada Performance Ratio (tasa de rendimiento, PR). El valor se calcula a partir de la relación entre el rendimiento real y el nominal, por lo que el rendimiento real se determina a partir de los medidores de energía instalados. Los piranómetros y las celdas de referencia, instalados en horizontal e inclinados 25° en el plano del módulo, proporcionan información sobre el rendimiento nominal. Si la tasa de rendimiento calculada es demasiado baja, el operador tiene la posibilidad de intervenir en consecuencia. Los registradores de datos también reciben señales digitales que contienen información sobre la temperatura del transformador y el estado de la instalación de conmutación.

Todos los datos de los inversores, los sensores medioambientales, los transformadores y la instalación de conmutación se envían a través de una estructura en anillo redundante por cable de fibra óptica a un sistema de control central del parque situado en la sala de control. La transmisión al portal de gestión del rendimiento de los activos de QOS Energy resulta sencilla gracias a la plataforma de control abierta y flexible de Phoenix Contact. Los análisis específicos, las advertencias y los informes resultantes de los datos racionalizan posteriormente los procesos de trabajo del proveedor de servicios O&M.

La tecnología de automatización inteligente de Phoenix Contact recoge constantemente todos los datos de los seis parques solares, que luego se evalúan en la solución de gestión del rendimiento de los activos de QOS Energy. Desde la adquisición de datos a nivel de campo hasta la regulación de la alimentación y la visualización, Phoenix Contact proporciona a WiNRG GmbH una solución completa e integrada para la gestión de parques solares. Así se logra un funcionamiento fiable y rentable de los parques solares.

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