As instalações fotovoltaicas portuguesas contam com soluções de monitoramento Operação confiável e econômica dos parques solares

A Wirtgen Invest Holding GmbH, com sede em Neustadt (Wied), Alemanha, investe na expansão das energias renováveis em Portugal. Em 2020 e 2021, a Wirtgen Invest construiu seis instalações fotovoltaicas com parceiros.

Um dos parceiros é a WiNRG GmbH de Hamburgo, que trabalha desde 2005 no setor das energias renováveis. Os colaboradores da empresa gerenciam em todo o mundo grandes projetos e transações de instalações eólicas e fotovoltaicas para seus clientes. A equipe de projeto é completada pelo gestor de projetos EPC Conecon GmbH, a Zebotec GmbH, como integrador de sistemas para o controle e monitoramento de instalações fotovoltaicas, o fornecedor de software de análise QOS Energy e a Phoenix Contact.

De acordo com a Associação Federal para o Gerenciamento de Energia e Recursos Hídricos (Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.; BDEW), mais de metade da corrente elétrica portuguesa tem origem em energias renováveis. Uma análise das capacidades instaladas mostra que são principalmente as energias eólica e hídrica que desempenham um papel importante, mas os sistemas fotovoltaicos são muito pouco utilizados. Isto está mudando significativamente agora. Até o final de 2021, em Portugal foram construídas instalações em campo aberto com uma potência total de 1,7 GWp. As previsões até 2030 são de uma expansão adicional superior a 9 GWp. As soluções de monitoramento da Phoenix Contact já estão instaladas em seis parques fotovoltaicos portugueses.

Em meados de 2021, o quinto parque foi conectado com sucesso à rede em Moura. Está localizado no sudeste de Portugal, perto da fronteira com espanhola e abrange mais de 130 000 módulos fotovoltaicos gerando uma potência nominal de 49,4 MWp. Através de uma nova subestação construída no local, a instalação fotovoltaica alimenta na rede elétrica diretamente no nível de alta tensão. A corrente é então comercializada no âmbito de um contrato de aquisição de energia (PPA, Power Purchase Agreement).

Em conjunto com as instalações fotovoltaicas vizinhas em Amareleja e Ferreira do Alentejo, bem como os parques Cartaxo e Santarém situados ao norte de Lisboa e a instalação em Lagos, no Algarve, Moura passa a produzir anualmente mais de 325 milhões de MWh de eletricidade verde. Isto permite alimentar mais de 80 000 agregados familiares de quatro pessoas e economiza 140 000 t de CO₂.

Como os parques fotovoltaicos têm uma estrutura semelhante, o conceito é explicado com base no exemplo da instalação em Moura. 525 caixas de conexão de gerador com economia de espaço coletam as correntes dos 7350 conjuntos fotovoltaicos e as encaminham para o mesmo número de inversores SHP75 da SMA. Na caixa de conexão de gerador, os cabos DC são protegidos contra sobretensões. Isto é importante porque devido à sua superfície e à localização exposta, as instalações em campo aberto estão especialmente sujeitas a riscos de descargas atmosféricas e sobretensões. Os dispositivos de proteção contra descargas atmosféricas e surtos da Phoenix Contact permitem aumentar consideravelmente a disponibilidade do parque solar. Os dispositivos cumprem as normas EN 50539-11 e UL 1449 3rd ed de proteção contra surto para instalações fotovoltaicas e foram certificados pela KEMA. Em caso de manutenção, as caixas de conexão de gerador podem ser desativadas para os trabalhos de assistência serem realizados em segurança.

As tensões AC convertidas pelos inversores são transmitidas para 20 estações de transformação montadas no campo e, a partir daí, transformadas de 0,4 kV para 30 kV. Antes de ser possível alimentar a corrente solar na rede elétrica local, os transformadores convertem as tensões AC coletadas no ponto de conexão da rede de 30 kV para 60 kV. Aqui, os dispositivos de medição registram os parâmetros de rede e os comunicam ao regulador de alimentação central. As instalações de produção de energia descentralizadas precisam prestar o seu contributo para uma alta estabilidade da rede. Para esse efeito, os operadores de rede competentes especificam nas suas condições de conexão da rede para instalações fotovoltaicas as faixas a cumprir para a frequência e a tensão de rede, assim como a potência reativa. Para o controle, os reguladores para instalações de produção de energia (reguladores IPE) registram nos pontos de interligação da rede a tensão e potência reativa existentes. Nessa base, os dispositivos da Phoenix Contact determinam então os respectivos valores de regulagem e os encaminham para os inversores, que podem ser ajustados se necessário.

Além da geração de corrente, os grandes parques solares como Moura registram muitos dados que têm de ser adquiridos, processados e avaliados para, depois, permitir avaliar a eficiência da instalação fotovoltaica. Por isso, existe um logger de dados em cada uma das 20 estações de transformação. Os dispositivos funcionam com um modo de detecção automática, permitindo conectar todos os sistemas instalados no parque fotovoltaico com facilidade via Plug & Play. Assim, não é necessária uma configuração e também se reduz consideravelmente o tempo de colocação em funcionamento. O gerenciador do inversor integrado no logger de dados recebe os dados dos inversores via Ethernet e os transmite para o controlador de pequeno porte AXC 1050 da família de produtos Axiocontrol, que também está montado. Além disso, o AXC 1050 registra os dados dos sensores meteorológicos conectados.

No parque solar de Moura estão montados um total de seis estações meteorológicas com 14 sensores de temperatura de módulo, oito piranômetros, doze células de referência, dois sensores de direção do vento, dois sensores de velocidade do vento, bem como dois sensores combinados de temperatura, umidade e pressão do ar. Os sensores ambientais da Phoenix Contact são diretamente acoplados ao sistema de controle através do protocolo Modbus. Como os dispositivos já estão parametrizados, estão imediatamente disponíveis para a transmissão de dados meteorológicos. Em vez do cabeamento individual de cada sensor, estes podem ser facilmente conectados em série graças às nossas conexões M12 com distribuidores Y. Isto reduz consideravelmente o esforço de cabeamento no local e simplifica a integração dos sensores no sistema global. Em comparação com estações meteorológicas compactas, os sensores oferecidos pela Phoenix Contact são módulos individuais. Se um dispositivo falhar, assim só é necessário substituir esse sensor.

A utilização dos sensores meteorológicos permitem o operador tirar conclusões sobre a potência de seu sistema de energia solar – o chamado o coeficiente de desempenho (Performance Ratio; PR). O valor é calculado a partir da relação entre o rendimento real e nominal, sendo o rendimento real determinado com base nos dispositivos de medição de energia instalados. Os piranômetros e as células de referência, instalados no plano do módulo tanto horizontalmente como com uma inclinação de 25°, fornecem informações sobre o rendimento nominal. Se o coeficiente de desempenho calculado for demasiado baixo, operador pode intervir em conformidade. Os loggers de dados também recebem sinais digitais contendo informações sobre a temperatura do transformador e o estado do sistema de dispositivos de chaveamento.

Todos os dados dos inversores, sensores meteorológicos, transformadores e do sistema de dispositivos de chaveamento são enviados através de uma estrutura em anel redundante por cabo de fibra óptica para um controle do parque central situado na sala de controle. O encaminhamento para o portal de gerenciamento de desempenho de ativos da QOS Energy é fácil graças à plataforma de controle aberta e flexível da Phoenix Contact. As análises, os avisos e relatórios específicos resultantes dos dados agilizam posteriormente os processos de trabalho do prestador de serviços de O&M.

A tecnologia de automação inteligente da Phoenix Contact registra permanentemente todos os dados dos seis parques solares que, a seguir, são avaliados pela solução de gerenciamento de desempenho de ativos da QOS Energy. Desde o registro de dados no nível de campo até a regulagem da alimentação e visualização, a Phoenix Contact oferece à WiNRG GmbH soluções de monitoramento completas e de ponta a ponta para o gerenciamento de parques solares. Deste modo, é possível uma operação confiável e econômica dos parques solares.

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