Portugalin aurinkopaneelijärjestelmissä luotetaan seurantaratkaisuihin Aurinkopuistojen luotettava ja taloudellinen toiminta

Saksan Neustadtissa (Wied) toimiva Wirtgen Invest Holding GmbH investoi uusiutuvien energialähteiden rakentamiseen Portugalissa. Vuosina 2020 ja 2021 Wirtgen Invest kumppaneineen rakensi kuusi aurinkopaneelijärjestelmää.

Yksi yhteistyökumppaneista on Hampurissa sijaitseva WiNRG GmbH, joka on toiminut uusiutuvien energialähteiden alalla vuodesta 2005 lähtien. Yrityksen työntekijät hoitavat maailmanlaajuisesti asiakkaidensa tuuli- ja aurinkopaneelijärjestelmien suurprojekteja ja toimintoja. Projektitiimiä täydentävät projektipäällikkönä EPC Conecon GmbH, aurinkopaneelijärjestelmien ohjauksesta ja valvonnasta vastaavana järjestelmäintegraattorina Zebotec GmbH, analyysiohjelmiston toimittajana QOS Energy sekä Phoenix Contact.

Saksan energia-alan etujärjestön (Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., BDEW) mukaan yli puolet Portugalin sähköstä on peräisin uusiutuvista energialähteistä. Kun tarkastellaan asennettua kapasiteettia, nähdään, että ennen kaikkea vesi- ja tuulivoimalla on tärkeä rooli, mutta sitä vastoin aurinkopaneeleita ei juurikaan käytetä. Tämä on jo selkeästi muuttumassa. Vuoden 2021 loppuun mennessä Portugalissa oli rakennettu kenttäjärjestelmiä, joiden teho on yhteensä 1,7 GWp. Ennusteiden mukaan vuoteen 2030 mennessä tehoa lisätään vielä yli 9 GWp. Phoenix Contactin seurantaratkaisut on jo asennettu kuuteen portugalilaiseen aurinkopaneelipuistoon.

Mouran aurinkopuisto siirtyi onnistuneesti verkkoon vuoden 2021 puolivälissä. Se sijaitsee Kaakkois-Portugalissa lähellä Espanjan rajaa, ja siinä on yli 130 000 aurinkopaneelia, joiden tuottama nimellisteho on 49,4 MWp. Aurinkopaneelijärjestelmä syöttää alueelle rakennetun muuntamon kautta tehoa sähköverkkoon suoraan suurjännitetasolla. Sähköä myydään eteenpäin Power Purchase Agreement (PPA) -sopimuksen puitteissa.

Yhdessä lähellä sijaitsevien Amarelejan ja Ferreira do Alentejon aurinkopaneelijärjestelmien, Lissabonin pohjoispuolella sijaitsevien Cartaxon ja Santaremin aurinkopuistojen sekä Algarven lähellä sijaitsevan Lagosin järjestelmän kanssa Moura tuottaa vuosittain yli 325 milj. MWh vihreää sähköä. Tällä määrällä syötetään tehoa 80 000:lle neljän hengen kotitaloudelle ja tuotetaan 140 000 t vähemmän hiilidioksidia.

Koska yksittäiset aurinkopuistot on rakennettu samalla tavalla, konseptia havainnollistetaan käyttäen esimerkkinä Mouran järjestelmää. 525 tilaa säästävää aurinkopaneelien liitäntäkoteloa keräävät 7 350 aurinkopaneelin virrat ja välittävät ne yhtä moneen SMA:n SHP75-invertteriin. Aurinkopaneelien liitäntäkotelossa DC-kaapelit suojataan ja varmistetaan ylijännitteiden varalta. Tämä on tärkeää, sillä kenttäjärjestelmät ovat pinta-alansa ja sijaintinsa vuoksi alttiita erityisesti salamavirroille ja ylijännitteille. Phoenix Contactin ukkos- ja ylijännitesuojilla voidaan parantaa aurinkopuiston käytettävyyttä huomattavasti. Laitteet täyttävät EN 50539-11- ja UL 1449 3rd ed -standardeissa aurinkopaneelijärjestelmille asetetut ylijännitesuojavaatimukset ja ovat KEMA:n hyväksymiä. Huoltotapauksessa aurinkopaneelien liitäntäkotelot voidaan kytkeä irti, jolloin huoltotöiden tekeminen on turvallista.

Inverttereiden muuntamat AC-jännitteet siirretään 20:een kentälle asennettuun muuntamoon ja muunnetaan niissä 0,4 kV:sta 30 kV:iin. Ennen kuin aurinkosähköä voidaan syöttää paikalliseen sähköverkkoon, muuntajat muuntavat kerätyn AC-jännitteen verkkoliitäntäpisteessä 30 kV:sta 60 kV:iin. Mittauslaitteet mittaavat siinä verkkoparametrit ja siirtävät ne keskussyötönsäätimeen. Hajautettujen energiantuotantojärjestelmien panos on tärkeä, jotta verkon vakaus toteutuu. Tätä varten vastuulliset verkon ylläpitäjät määräävät aurinkopaneelijärjestelmien liitäntäehdoissa noudatettavat alueet verkkotaajuudelle ja -jännitteelle sekä loisteholle. Näiden valvomista varten energiantuotantojärjestelmien säätimet (EZA-säätimet) tallentavat jännitteen ja loistehon verkon liitäntäpisteissä. Niiden pohjalta Phoenix Contactin laitteet mittaavat sitten kyseiset säätöarvot ja lähettävät ne edelleen inverttereille, jotka voidaan tarvittaessa sammuttaa.

Sähköntuotannon lisäksi Mouran kaltaisiin suuriin aurinkopuistoihin tulee paljon tietoa, joka on kerättävä, käsiteltävä edelleen ja analysoitava, jotta sen jälkeen voidaan arvioida, kuinka taloudellisesti aurinkopaneelijärjestelmä toimii. Siksi jokaisessa 20 muuntamossa on dataloggeri. Laitteet toimivat automaattisella tunnistustilalla, mikä vuoksi kaikki aurinkopuistoon asennetut järjestelmät voidaan yhdistää helposti Plug & Play -toiminnon avulla. Koska näin ei tarvita konfigurointia, käyttöönottoaika lyhenee huomattavasti. Dataloggeriin integroitu invertterin hallintatyökalu vastaanottaa invertterin tiedot Ethernetin kautta ja luovuttaa ne samoin asennetulle Axiocontrol-tuoteperheen AXC 1050 -pienohjaukselle. Lisäksi AXC 1050 tallentaa liitettyjen sääantureiden tiedot.

Mouran aurinkopuistoon on asennettu yhteensä 6 sääasemaa, joissa on 14 moduulirakenteista lämpötila-anturia, 8 pyranometria, 12 vertailukennoa, 2 tuulensuunta-anturia, 2 tuulennopeusanturia sekä 2 yhdistelmäanturia lämpötilan, ilmankosteuden ja ilmanpaineen mittaamiseen. Phoenix Contactin ympäristöanturit kytketään suoraan ohjausjärjestelmään Modbus-protokollan välityksellä. Koska laitteet on jo valmiiksi parametroitu, ne ovat heti käytettävissä säätietojen välittämiseen. Jokaisen anturin yksittäisjohdotuksen sijaan ne voidaan kytkeä helposti sarjaan Y-jakajilla M12-liitäntöjen avulla. Tämä vähentää huomattavasti johdotustyötä paikan päällä ja helpottaa antureiden integrointia kokonaisjärjestelmään. Kompakteihin sääasemiin verrattuna Phoenix Contactin antureissa on kyse yhdestä moduulista. Jos jokin laite vikaantuu, vain kyseinen anturi tarvitsee vaihtaa.

Käyttämällä sääantureita ylläpitäjä voi tehdä johtopäätöksiä aurinkoenergiajärjestelmän tehosta – niin kutsutusta suorituskyvyn suhdeluvusta (Performance Ratio, PR). Arvo saadaan todellisen ja tavoitetuoton suhteesta, jolloin todellinen tuotto mitataan asennettujen energiamittareiden perusteella. Pyranometrit ja vertailukennot, jotka on asennettu sekä vaakasuunnassa että 25° kallistettuna moduulitasoon, antavat tietoa tavoitetuotosta. Mikäli laskettu suorituskyvyn suhdeluku on liian pieni, ylläpitäjällä on mahdollisuus ryhtyä vastaaviin toimenpiteisiin. Myös dataloggerit saavat digitaalisia signaaleja, jotka sisältävät tietoa muuntajan lämpötilasta sekä kytkentälaitteiston tilasta.

Kaikki inverttereiden, sääantureiden, muuntajien ja kytkentälaitteiston tiedot lähetetään redundanttisen rengasrakenteen kautta valokuitukaapelilla puiston keskusohjaukseen, joka sijaitsee valvomossa. Siirtäminen QOS Energyn Asset Performance Management -portaaliin on helppoa Phoenix Contactin avoimen ja joustavan ohjausalustan avulla. Tiedoista saatavien tarkkojen analyysien, varoitusten ja raporttien perusteella voidaan järkeistää Q&M-palveluntarjoajan työprosesseja.

Phoenix Contactin älykäs automaatiotekniikka kerää jatkuvasti kaikkia tietoja kuudesta aurinkopuistosta, ja sen jälkeen nämä tiedot analysoidaan QOS Energyn Asset Performance Management -ratkaisun avulla. Phoenix Contact toimittaa WiNRG GmbH:lle täydellisiä ja yhtenäisiä seurantaratkaisuja aurinkopuistojen hallintaa varten kenttätason tietojen tallennuksesta aina syötönohjaukseen ja visualisointiin saakka. Näin mahdollistetaan aurinkopuistojen luotettava ja taloudellinen toiminta.

Ota meihin yhteyttä. Neuvomme sinua ja löydämme yhdessä optimaalisen ratkaisun.