Solarpark in Moura, Portugal

Portugese PV-installaties maken gebruik van de bewakingsoplossingen Betrouwbare en rendabele werking van solarparken

Volgens het Duitse Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (BDEW) is meer dan de helft van de stroom in Portugal afkomstig van hernieuwbare energie. Een blik op de geïnstalleerde capaciteit laat zien dat vooral waterkracht en windenergie een belangrijke rol spelen, terwijl fotovoltaïsche energie (PV) nauwelijks wordt gebruikt. Dit is nu aanzienlijk aan het veranderen. Tot einde 2021 zijn er in Portugal vrijstaande installaties met een totaal vermogen van 1,7 GWp gebouwd. De prognoses tot 2030 gaan uit van een verdere uitbreiding met meer dan 9 GWp. De bewakingsoplossingen van Phoenix Contact zijn al geïnstalleerd in zes Portugese PV-parken.

Solarpark in Moura, Portugal

Het solarpark in Moura, Portugal, maakt gebruik van bewakingsoplossingen van Phoenix Contact

Klantprofiel

Wirtgen Invest Holding GmbH, gevestigd in Neustadt (Wied), Duitsland, investeert in de uitbreiding van hernieuwbare energie in Portugal. In 2020 en 2021 bouwde Wirtgen Invest samen met partners zes fotovoltaïsche installaties.

Een van de partners is WiNRG GmbH uit Hamburg die sinds 2005 actief is op het gebied van hernieuwbare energie. De medewerkers van de onderneming beheren grootschalige projecten en transacties van wind- en fotovoltaïsche installaties voor hun klanten overal ter wereld. De EPC-projectmanager Conecon GmbH, Zebotec GmbH als systeemintegrator voor de besturing en bewaking van PV-installaties, de aanbieder van analysesoftware QOS Energy en Phoenix Contact ronden het projectteam af.

Solarmodule in het solarpark in Moura, Portugal

Het solarpark in Moura omvat meer dan 130.000 fotovoltaïsche modulen die een nominaal vermogen van 49,4 MWp opwekken

Toepassing

Medio 2021 werd het vijfde park in Moura met succes op het net aangesloten. Het is gelegen in het zuidoosten van Portugal in de buurt van de Spaanse grens en omvat meer dan 130.000 fotovoltaïsche panelen die een nominaal vermogen van 49,4 MWp opwekken. Via een nieuw op het terrein gebouwd transformatorstation wordt de PV-installatie rechtstreeks op hoogspanningsniveau aan het elektriciteitsnet gevoed. De stroom wordt vervolgens op de markt gebracht in het kader van een stroomafnameovereenkomst (PPA).

Samen met de naburige fotovoltaïsche installaties Amareleja en Ferreira do Alentejo, alsmede de parken Cartaxo en Santarem ten noorden van Lissabon en de installatie in Lagos in de Algarve produceert Moura dan jaarlijks meer dan 325 miljoen MWh aan groene stroom. Dit zal meer dan 80.000 vierpersoonshuishoudens voorzien en een besparing van 140.000 t CO₂ opleveren.

Twee medewerkers in een groot solarpark

Oplossing

Een kijkje in een stringbox

525 stringboxen verzamelen gegevens, beschermen de toepassing en schakelen deze, indien nodig, vrij

Complete en modulaire bewakingsoplossingen

Aangezien de afzonderlijke fotovoltaïsche parken een soortgelijke structuur hebben, wordt het concept toegelicht aan de hand van het voorbeeld van de installatie in Moura. 525 ruimtebesparende stringboxen vangen de stromen van de 7350 PV-strings op en sturen deze door naar hetzelfde aantal SHP75-omvormers van SMA. In de stringbox zijn de DC-kabels tegen overspanningen beveiligd en gezekerd. Dat is belangrijk, omdat vrijstaande installaties vanwege hun oppervlakte en onbeschutte locatie grote risico's lopen met betrekking tot bliksemstromen en overspanningen. Met de bliksemstroom- en overspanningsbeveiligingen van Phoenix Contact kan de beschikbaarheid van solarparken aanzienlijk worden verhoogd. De apparaten voldoen aan de normen EN 50539-11 en UL 1449 3rd ed voor overspanningsbeveiliging in fotovoltaïsche installaties en zijn voorzien van het KEMA-keurmerk. In geval van onderhoud kan de stringbox worden vrijgegeven, zodat servicewerkzaamheden veilig kunnen worden uitgevoerd.

Transformatorstation in het Moura-solarpark, Portugal

DC-spanningen worden omgezet van 0,4 kV naar 30 kV in 20 transformatorstations

Betrouwbare installatiewerking en eenvoudige netaansluiting

De door de omvormers omgezette AC-spanningen worden doorgegeven aan 20 transformatorstations die in het veld zijn geïnstalleerd, waar deze worden getransformeerd van 0,4 kV naar 30 kV. Voordat de zonne-energie aan het plaatselijke elektriciteitsnet kan worden toegevoerd, zetten transformatoren de verzamelde AC-spanningen op het netaansluitpunt om van 30 kV naar 60 kV. Hier registreren meetapparaten de netparameters en geven deze door aan de centrale voedingsregelaar. Decentrale energiecentrales moeten hun bijdrage aan een hoge netstabiliteit leveren. Voor dit doel geven de verantwoordelijke netwerkbeheerders in hun netaansluitingsvoorwaarden voor PV-installaties aan, wat de aan te houden waarden voor de netfrequentie en -spanning alsmede het blindvermogen zijn. Om dit te controleren, registreren de regelingen voor energiecentrales de spanning en het blindvermogen op dat moment op de netaansluitpunten. Op basis hiervan bepalen de apparaten van Phoenix Contact dan de betreffende regelwaarden en geven deze door aan de omvormers die, indien nodig, kunnen worden aangepast.

Schakelkasten geïnstalleerd bij transformatorstation

In totaal zijn er 20 dataloggers in het veld geïnstalleerd

Snelle inbedrijfstelling van de dataloggers en omgevingssensoren

Grote solarparken, zoals Moura, wekken niet alleen stroom op, maar hebben ook veel gegevens die moeten worden verzameld, verwerkt en geëvalueerd om vervolgens te kunnen beoordelen hoe rendabel de PV-installatie werkt. Daarom is er bij elk van de 20 transformatorstations een datalogger. De apparaten werken met een automatische detectiemodus, zodat alle in het PV-park geïnstalleerde systemen gemakkelijk, via Plug-and-play kunnen worden aangesloten. Hierdoor wordt de inbedrijfstellingstijd aanzienlijk verkort, omdat er daardoor geen configuratie nodig is. De in de datalogger geïntegreerde omvormermanager ontvangt de gegevens van de omvormers via het Ethernet en draagt deze over aan de eveneens geïntegreerde besturing AXC 1050 uit de Axiocontrol-productfamilie. Bovendien registreert de AXC 1050 de gegevens van de aangesloten weersensoren.

Phoenix Contact-medewerker installeert weersensoren

Geringe inbedrijfstellings- en configuratiewerkzaamheden

Overdracht van de weergegevens

In totaal zijn in het solarpark van Moura zes weerstations geïnstalleerd met veertien temperatuursensoren voor modulen, acht pyranometers, twaalf referentiecellen, twee windrichtingssensoren, twee windsnelheidssensoren en twee combinatiesensoren voor temperatuur, vochtigheid en luchtdruk. De omgevingssensoren van Phoenix Contact zijn via het Modbus-protocol direct gekoppeld aan het besturingssysteem. Omdat de apparaten reeds zijn geparametriseerd, zijn deze onmiddellijk beschikbaar voor het overdragen van de weergegevens. In plaats van elke sensor afzonderlijk te bekabelen, kunnen deze dankzij de M12-aansluitingen met Y-verdelers gemakkelijk in serie worden geschakeld. Dit vermindert aanzienlijk de bekabelingsinspanning ter plaatse en vereenvoudigt de integratie van de sensoren in het totale systeem. In vergelijking met compacte weerstations gaat het bij de door Phoenix Contact aangeboden sensoren om afzonderlijke modulen. Dus als een apparaat uitvalt, hoeft alleen die sensor te worden vervangen.

Pyranometer en referentiecellen op solarmodulen

Sensoren voor continue registratie van belangrijke gegevens

Eenvoudig doorsturen van alle gegevens naar de centrale parkbesturing

Aan de hand van de weersensoren kan de exploitant conclusies trekken over de prestaties van zijn solarinstallatie - de zogenaamde Performance Ratio (PR). De waarde wordt berekend op basis van de verhouding tussen de werkelijke opbrengst en de nominale opbrengst, waarbij de werkelijke opbrengst wordt bepaald op basis van de geïnstalleerde energiemeetmodulen. De pyranometers en referentiecellen die zowel horizontaal als onder een hoek van 25° in het modulevlak zijn aangebracht, verschaffen informatie over de nominale opbrengst. Als de berekende performance te laag is, heeft de exploitant de mogelijkheid dienovereenkomstig in te grijpen. De dataloggers ontvangen ook digitale signalen die informatie bevatten over de temperatuur van de transformator en de status van de schakelinstallatie.

Twee medewerkers van Phoenix Contact kijken in het solarpark in Portugal samen op een tablet

Met het asset performance-managementplatform worden de gegevens van het solarpark geanalyseerd en gevisualiseerd op een klantspecifieke manier

Analyse en klantspecifieke visualisatie

Alle gegevens van de omvormers, weersensoren, transformatoren en de schakelinstallatie worden via een redundante ringstructuur met lichtgeleiderkabel naar een centraal parkbesturingssysteem in de controleruimte verzonden. Doorsturen naar het asset performance-managementportaal van QOS Energy gaat eenvoudig vanwege het open en flexibele besturingsplatform van Phoenix Contact. De specifieke analyses, waarschuwingen en rapporten die uit de gegevens voortvloeien, stroomlijnen vervolgens de werkprocessen van de O&M-dienstverlener.

Bovenaanzicht solarpark
Interactieve beeldkaart: Topologie van het geïntegreerde solarparkmanagement
Energiemanagement
Betrouwbare werking van de installatie en eenvoudige netaansluiting doordat aan alle technische aansluitvoorwaarden wordt voldaan.
Meer lezen
Energiemanagement
Dataloggers
De dataloggers werken met een automatische detectiemodus, waardoor alle in het PV-park geïnstalleerde systemen gemakkelijk, via Plug-and-play kunnen worden aangesloten. De inbedrijfstellingstijd wordt aanzienlijk verkort.
Meer lezen
Dataloggers
Registratie van weerdata
De weersensoren zijn via het Modbus-protocol rechtstreeks gekoppeld aan het besturingssysteem. Omdat de apparaten reeds zijn geparametriseerd, zijn deze onmiddellijk beschikbaar voor het overdragen van de weergegevens.
Meer lezen
Registratie van weerdata
Stringboxen
Onze stringboxen vangen de stromen van de PV-strings op en sturen deze door naar de omvormers.
Meer lezen
Stringboxen
Luchtfoto van het solarpark in Moura, Portugal

Conclusie

De intelligente automatiseringstechniek van Phoenix Contact verzamelt voortdurend alle gegevens van de zes solarparken, die vervolgens worden geëvalueerd door de asset performance-managementoplossing van QOS Energy. Van de gegevensregistratie op veldniveau tot en met de terugleverregeling en visualisatie stelt Phoenix Contact complete en modulaire bewakingsoplossingen voor solarparkmanagement aan WiNRG GmbH beschikbaar. Zo wordt een betrouwbare en rendabele exploitatie van het solarpark mogelijk gemaakt.