Portugalskie systemy PV polegają na rozwiązaniach monitorujących Niezawodna i ekonomiczna eksploatacja farmy fotowoltaicznej

Wirtgen Invest Holding GmbH, z siedzibą w Neustadt (Wied) w Niemczech, inwestuje w rozwój energii odnawialnej w Portugalii. W latach 2020 i 2021 Wirtgen Invest wybudował z partnerami sześć systemów fotowoltaicznych.

Jednym z partnerów jest firma WiNRG GmbH z Hamburga, która działa w branży energii odnawialnych od 2005 roku. Pracownicy firmy zarządzają dużymi projektami i transakcjami dotyczącymi elektrowni wiatrowych i systemów fotowoltaicznych dla swoich klientów na całym świecie. Zespół projektowy uzupełniają: kierownik projektu EPC Conecon GmbH, Zebotec GmbH jako integrator systemu sterowania i monitorowania systemów fotowoltaicznych, dostawca oprogramowania analitycznego QOS Energy oraz Phoenix Contact.

Według Niemieckiego Stowarzyszenia Przemysłu Energetycznego i Wodnego (BDEW), ponad połowa energii elektrycznej w Portugalii pochodzi z odnawialnych źródeł energii. Spojrzenie na zainstalowane moce pokazuje, że ważną rolę odgrywają przede wszystkim energia wodna i wiatrowa, podczas gdy fotowoltaika (PV) nie jest prawie w ogóle wykorzystywana. Obecnie sytuacja ta ulega znacznej zmianie. Do końca 2021 roku w Portugalii powstaną instalacje na otwartej przestrzeni o łącznej mocy 1,7 GWp. Prognozy do roku 2030 przewidują dalszą rozbudowę o ponad 9 GWp. Rozwiązania monitorujące Phoenix Contact są już zainstalowane na sześciu portugalskich farmach fotowoltaicznych.

W połowie 2021 roku piąta farma w Moura została podłączona do sieci. Znajduje się ona w południowo-wschodniej części Portugalii w pobliżu granicy z Hiszpanią i obejmuje ponad 130 000 modułów fotowoltaicznych generujących moc znamionową 49,4 MWp. System fotowoltaiczny dostarcza wyprodukowaną energię bezpośrednio do sieci energetycznej na poziomie wysokiego napięcia poprzez stację elektroenergetyczną wybudowaną na terenie obiektu. Energia elektryczna jest następnie sprzedawana w ramach umowy o zakup energii elektrycznej (PPA).

Wraz z sąsiednimi systemami fotowoltaicznymi Amareleja i Ferreira do Alentejo, a także farmami Cartaxo i Santarem na północ od Lizbony oraz obiektem w Lagos w regionie Algarve, Moura będzie produkować rocznie ponad 325 milionów MWh ekologicznej energii elektrycznej. Pozwoli to zaopatrzyć ponad 80 tys. czteroosobowych gospodarstw domowych i zaoszczędzić 140 tys. ton CO₂.

Ponieważ poszczególne farmy fotowoltaiczne mają podobną strukturę, koncepcja ta została wyjaśniona na przykładzie systemu w Moura. 525 kompaktowych skrzynek przyłączeniowych zbiera prądy z 7350 stringów PV i przekazuje je do takiej samej liczby falowników SHP75 firmy SMA. W skrzynce przyłączeniowej przewody DC są chronione przed przepięciami i zabezpieczone bezpiecznikami. Jest to ważne, ponieważ instalacje na otwartej przestrzeni są szczególnie narażone na prądy piorunowe i przepięcia ze względu na ich powierzchnię i wyeksponowane położenie. Dzięki ogranicznikom prądu piorunowego i przepięć firmy Phoenix Contact można znacznie zwiększyć dyspozycyjność farm fotowoltaicznych. Urządzenia są zgodne z normami EN 50539-11 i UL 1449 3rd ed dotyczącymi ochrony przed przepięciami w instalacjach fotowoltaicznych i zostały zaaprobowane przez KEMA. Skrzynkę przyłączeniową można odłączyć, aby bezpiecznie przeprowadzić prace serwisowe.

Napięcia AC przekształcane przez falowniki są przesyłane do 20 stacji transformatorowych zainstalowanych na terenie obiektu, gdzie są przekształcane z napięcia 0,4 kV na 30 kV. Zanim energia słoneczna zostanie dostarczona do lokalnej sieci energetycznej, transformatory przekształcają zgromadzone w punkcie przyłączenia do sieci napięcie AC z 30 kV na 60 kV. W tym przypadku mierniki rejestrują parametry sieci i przekazują je do centralnego regulatora. Rozproszone systemy wytwarzania energii muszą przyczyniać się do wysokiej stabilności sieci. W tym celu operatorzy sieci określają w swoich warunkach przyłączenia dla systemów fotowoltaicznych wymagane zakresy częstotliwości sieciowej i napięcia sieciowego, jak również mocy biernej. Aby kontrolować te parametry, regulatory systemów wytwarzania energii rejestrują napięcie i moc bierną w punktach przyłączenia do sieci. Na tej podstawie urządzenia firmy Phoenix Contact ustalają odpowiednie wartości regulacji i przekazują je do falowników, które w razie potrzeby mogą obniżyć moc.

Oprócz wytwarzania energii elektrycznej, duże farmy fotowoltaiczne, takie jak Moura, generują wiele danych, które muszą być gromadzone, przetwarzane i oceniane w celu późniejszej oceny ekonomiczności działania systemu fotowoltaicznego. Dlatego w każdej z 20 stacji transformatorowych znajduje się rejestrator danych. Urządzenia działają w trybie automatycznego wykrywania, dzięki czemu wszystkie systemy zainstalowane na farmie fotowoltaicznej można łatwo podłączyć metodą Plug & Play. Redukuje to znacznie czas uruchomienia, ponieważ nie jest potrzebna konfiguracja. Menedżer falowników zintegrowany z rejestratorem danych odbiera dane z falowników przez sieć Ethernet i przekazuje je do sterownika miniaturowego AXC 1050 z rodziny produktów Axiocontrol. Ponadto AXC 1050 odbiera dane z podłączonych czujników pogodowych.

Na farmie fotowoltaicznej Moura zainstalowano w sumie sześć stacji pogodowych z 14 modułowymi czujnikami temperatury, 8 piranometrami, 12 komórkami referencyjnymi, 2 czujnikami kierunku wiatru, 2 czujnikami prędkości wiatru oraz 2 czujnikami uniwersalnymi do temperatury, wilgotności i ciśnienia powietrza. Czujniki środowiskowe firmy Phoenix Contact są podłączane bezpośrednio do układu sterowania za pomocą protokołu Modbus. Ponieważ urządzenia są już sparametryzowane, można je natychmiast wykorzystać do przesyłania danych pogodowych. Zamiast podłączać każdy czujnik osobno, złącza M12 z rozdzielaczami Y ułatwiają ich szeregowe połączenie. Znacznie zmniejsza to nakłady na okablowanie w miejscu instalacji i upraszcza integrację czujników z całym systemem. W porównaniu do kompaktowych stacji pogodowych czujniki oferowane przez firmę Phoenix Contact są niezależnymi modułami. W przypadku awarii jednego z nich wystarczy więc wymienić tylko ten czujnik.

Na podstawie danych z czujników pogodowych operator może określić wydajność swojego systemu fotowoltaicznego, tzw. współczynnik wydajności (PR). Wartość ta jest obliczana na podstawie stosunku uzysku rzeczywistego do uzysku docelowego, przy czym uzysk rzeczywisty jest określany na podstawie zainstalowanych mierników parametrów sieci. Piranometry i ogniwa referencyjne, zainstalowane zarówno poziomo, jak i nachylone o 25° w płaszczyźnie modułu, dostarczają informacji o uzysku docelowym. Jeżeli obliczony współczynnik wydajności jest zbyt niski, operator ma możliwość podjęcia odpowiedniej interwencji. Rejestratory danych odbierają również sygnały cyfrowe zawierające informacje o temperaturze transformatora i statusie rozdzielni.

Wszystkie dane z falowników, czujników pogodowych, transformatorów i rozdzielnic są przesyłane kablami światłowodowymi przez redundantną strukturę pierścieniową do centralnego systemu sterowania farmą znajdującego się w sterowni. Przekazywanie danych do portalu zarządzania wydajnością QOS Energy jest łatwe dzięki otwartej i elastycznej platformie sterowania Phoenix Contact. Analizy, ostrzeżenia i raporty wynikające z danych usprawniają następnie procesy robocze dostawcy O&M.

Inteligentna technika automatyzacji firmy Phoenix Contact stale gromadzi wszystkie dane z sześciu farm fotowoltaicznych, które są następnie analizowane przez rozwiązanie do zarządzania wydajnością firmy QOS Energy. Od zbierania danych na poziomie obiektu do regulacji dostarczania do sieci i wizualizacji, Phoenix Contact zapewnia firmie WiNRG GmbH kompletne i zintegrowane rozwiązania monitorujące do zarządzania farmą fotowoltaiczną. Dzięki temu jest możliwa niezawodna i ekonomiczna eksploatacja farmy fotowoltaicznej.

Skontaktuj się z nami. Doradzimy Ci i wspólnie znajdziemy optymalne rozwiązanie.